Συγκλονιστικό επίτευγμα: Επιστήμονες μετατρέπουν το μόλυβδο σε χρυσό μέσα στον ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο

Με ένα αθόρυβο «πραξικόπημα» ενάντια στις θεωρίες της φυσικής, οι επιστήμονες κατόρθωσαν αυτό που οι γενιές των αλχημιστών μπορούσαν μόνο να ονειρευτούν: να μετατρέψουν τον μόλυβδο σε χρυσό.

Το εγχείρημα δεν επιτεύχθηκε σε ένα σκοτεινό μεσαιωνικό εργαστήριο, αλλά μέσα στον ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Ο LHC, ο οποίος λειτουργεί από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (Cern) και βρίσκεται θαμμένος βαθιά κάτω από τα γαλλο-ελβετικά σύνορα, αποτελεί ίσως τη μεγαλύτερη και πιο πολύπλοκη μηχανή που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα.

Η μεταστοιχείωση, η οποία περιγράφεται λεπτομερώς σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε στο Physical Review Journals, υπήρξε παρενέργεια ενός πειράματος υψηλής ενέργειας, στο οποίο δύο δέσμες ατόμων μολύβδου συγκρούστηκαν με ταχύτητα που πλησίαζε την ταχύτητα του φωτός.

Καθώς στριφογύριζαν το ένα δίπλα στο άλλο, τρία πρωτόνια αποσπάστηκαν από κάποια από αυτά τα άτομα, με αποτέλεσμα να μετατραπούν σε ένα εντελώς διαφορετικό, πιο πολύτιμο στοιχείο. Μεταξύ 2015 και 2018, η διαδικασία εκτιμάται ότι παρήγαγε περίπου 86 δισεκατομμύρια άτομα χρυσού. Δυστυχώς, η συνολική απόδοση ανήλθε σε μόλις 29 τρισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου, ενώ ο χρυσός επέζησε μόνο εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. «Ενώ το όνειρο των μεσαιωνικών αλχημιστών πραγματοποιήθηκε τεχνικά, οι ελπίδες τους για πλούτο διαψεύστηκαν για άλλη μια φορά», ανέφερε το Cern σε ανακοίνωσή του.

Ωστόσο, ο συμβολισμός είναι ακαταμάχητος. Για αιώνες οι αλχημιστές ασχολήθηκαν με τη χρυσοποιία, τη μεταποίηση των βασικών μετάλλων. Προσωπικότητες όπως ο Παράκελσος, ο μεγάλος Ελβετός φυσικός, και ο Σερ Ισαάκ Νεύτων, ο Άγγλος πολυμαθής, εντρύφησαν στις αλχημικές μελέτες σε μια αναζήτηση της γνώσης. Παρόλο που ποτέ δεν παρήγαγαν χρυσό, οι ιδέες τους, όπως ότι η ύλη είναι μεταβλητή και οι νόμοι της φύσης μπορούν να εξερευνηθούν, έχουν επιβεβαιωθεί.

Στο Cern, η διαδικασία βασίστηκε σε αυτό που οι φυσικοί αποκαλούν «υπερ-περιφερειακές συγκρούσεις», όπου δύο φορτισμένα άτομα ή ιόντα περνούν αρκετά κοντά ώστε τα ηλεκτρομαγνητικά τους πεδία να αλληλεπιδρούν, παρόλο που δεν συγκρούονται άμεσα.

Επειδή οι πυρήνες μολύβδου ταξιδεύουν τόσο γρήγορα - στο 99,999993% της ταχύτητας του φωτός - αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να προκαλέσουν την εκπομπή βραχύβιων παλμών φωτονίων, ή σωματιδίων φωτός. Τα φωτόνια αυτά μπορούν να προκαλέσουν μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτρομαγνητική διάσπαση, όπου ένα φωτόνιο αλληλεπιδρά με τον πυρήνα ενός ατόμου μολύβδου και προκαλεί ταλάντωση της εσωτερικής δομής του, με αποτέλεσμα την εκτίναξη νετρονίων και πρωτονίων. Σε αυτή την περίπτωση, ο μόλυβδος - που έχει 82 πρωτόνια - έχασε τρία πρωτόνια για να γίνει χρυσός - που έχει 79.

Ένα παρόμοιο φαινόμενο μετατροπής του μολύβδου σε χρυσό παρατηρήθηκε πριν από δύο δεκαετίες στον δεύτερο μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων του Cern. Όμως, οι υψηλότερες ενέργειες του LHC και η ακρίβεια ενός τεράστιου, εξαιρετικά ευαίσθητου ανιχνευτή που ονομάζεται Alice επέτρεψαν για πρώτη φορά να μετρηθεί με ακρίβεια η παραγωγή χρυσού.