كان الكيميائيون في العصور الوسطى مهووسين بفكرة تحويل الرصاص إلى ذهب، وهو المفهوم المعروف باسم chrysopoeia. لكن ربما كان حظهم أكبر في استبدال حجر الفلاسفة بمسرع الجسيمات، حسبما تشير نتائج جديدة.

العلماء في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في سيرنوكشفت، بالقرب من جنيف، أن حوالي 86 مليار نواة ذهب قد تم إنشاؤها خلال التشغيل الثاني للمسرع، بين عامي 2015 و2018، وكلها من تحطيم ذرات الرصاص معًا بسرعة 99.999993% من سرعة الضوء.

والنتيجة هي كمية صغيرة من الذهب – تصل إلى 29 جزءًا من تريليون من الجرام – والتي تصطدم بعد ذلك بأنبوب الشعاع والشظايا في جزء من الثانية. ومع ذلك، حتى هذه الحياة والموت شبه اللحظية ظهرت في كاشفات تعاون ALICE (تجربة المصادم الأيوني الكبير).

“من المثير للإعجاب أن نرى أن أجهزة الكشف لدينا يمكنها التعامل مع الاصطدامات المباشرة التي تنتج آلاف الجسيمات، في حين تكون أيضًا حساسة للاصطدامات التي يتم فيها إنتاج عدد قليل من الجسيمات في المرة الواحدة، مما يتيح دراسة عمليات “التحويل النووي” الكهرومغناطيسية النادرة”. ماركو فان ليوينالمتحدث باسم أليس، قال في بيان.

بالاعتماد على التخمينات الفلسفية لأرسطو، اعتقد الخيميائيون أن الكثافة المتشابهة للرصاص والذهب كانت علامات على أن الرصاص “مريض” ويمكن أن يكون كذلك. علاجه عن طريق التحويل إلى ذهب ثمين. على الرغم من كونها خاطئة، إلا أن معتقدات الخيميائيين القدماء كانت تحتوي على كتلة صلبة من الحقيقة: المعدنان قريبان جدًا من بعضهما البعض في الشكل. الجدول الدوريحيث يحتوي الذهب على 79 بروتونًا، أي أقل بثلاثة فقط من الرصاص.

متعلق ب: يمكن لجسيم “الجمال” الذي تم اكتشافه في أكبر محطم ذرات في العالم أن يفتح أبواب فيزياء جديدة

وهذا يعني أن التصادمات في مسرعات الجسيمات القوية تحتاج إلى انتزاع ثلاثة بروتونات فقط من الرصاص (إلى جانب بعض النيوترونات) لصنع الذهب. من ناحية أخرى، يؤدي إزالة بروتون واحد أو اثنين إلى إنتاج الثاليوم والزئبق، على التوالي.

ولتحديد كمية هذه المعادن المنتجة داخل المصادم LHC، استخدم الفيزيائيون مقاييس السعرات الحرارية ذات الدرجة الصفرية الحساسة للغاية (ZDCs) الخاصة بـ ALICE، والتي تقيس البروتونات والنيوترونات المتدفقة من مليارات تفاعلات الجسيمات التي تحدث داخل المصادم كل ثانية.

أظهرت النتائج أنه على الرغم من إنتاجه بشكل أقل من الثاليوم أو الزئبق، يتم إنتاج الذهب حاليًا من خلال الجولة الثالثة للتجربة بمعدل أقصى يبلغ حوالي 89000 نواة في الثانية – أي ما يقرب من ضعف الكمية المنتجة في الجولة السابقة، وذلك بسبب زيادة الطاقة في الجولة الثالثة.

“بفضل القدرات الفريدة لـ ALICE ZDCs، فإن التحليل الحالي هو الأول من نوعه الذي يكشف ويحلل بشكل منهجي توقيع إنتاج الذهب في LHC بشكل تجريبي.” أوليانا دميترييفاوقال فيزيائي في تعاون ALICE في البيان.

وأضاف: “تختبر النتائج أيضًا النماذج النظرية للتفكك الكهرومغناطيسي وتحسنها، والتي تُستخدم، إلى جانب اهتماماتها الفيزيائية الجوهرية، لفهم والتنبؤ بفقدان الشعاع الذي يمثل حدًا رئيسيًا لأداء مصادم الهادرونات الكبير والمصادمات المستقبلية”. جون جويتفيزيائي آخر في التجربة.