Εκπληρώνοντας το όνειρο των μεσαιωνικών αλχημιστών φυσικοί στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικής Έρευνας (CERN) παρατήρησαν τη μεταστοιχείωση του μολύβδου σε χρυσό μέσω της πυρηνικής φυσικής στον πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο.
Για αιώνες η ιδέα να μετατραπεί ο μόλυβδος σε ήταν απρόσιτη παρά τις συνεχείς προσπάθειες. Τα δύο μέταλλα μοιράζονται παρόμοια πυκνότητα αλλά η σύγχρονη επιστήμη απέδειξε αργότερα ότι είναι ξεχωριστά στοιχεία και χημικά μη εναλλάξιμα. Ωστόσο όπως φαίνεται ο χρυσός μπορεί να παραχθεί, αν και σε μικροσκοπικές ποσότητες, στην καρδιά του ALICE (A Large Ion Collider Experiment) που αποτελεί ένα από τα τέσσερα κύρια όργανα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN.
Το πείραμα ALICE είναι αφιερωμένο στη φυσική των βαρέων ιόντων και ερευνά την ύλη υπό ακραίες ενεργειακές πυκνότητες. Κατά τη διάρκεια των υψηλής ενέργειας συγκρούσεις πυρήνων μολύβδου στον LHC οι επιστήμονες μπορούν να αναδημιουργήσουν στιγμιαία πλάσμα κουάρκ-γλουονίων, μια κατάσταση ύλης που υπήρχε εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το μυστηριώδες κοσμικό φαινόμενο από το οποίο σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία προέκυψε το Σύμπαν.
Ωστόσο, ο χρυσός δεν γεννιέται από αυτές τις άμεσες συντριβές. Αντίθετ σχηματίζεται όταν οι πυρήνες μολύβδου φτάνουν σε συνθήκη σύγκρουσης αλλά τελικά αυτό την τελευταία στιγμή δεν συμβαίνει ή πιο σωστά η σύγκρουση δεν είναι… μετωπική. «Είναι εντυπωσιακό να βλέπουμε ότι οι ανιχνευτές μας μπορούν να χειριστούν μετωπικές συγκρούσεις που παράγουν χιλιάδες σωματίδια, ενώ είναι επίσης ευαίσθητοι σε συγκρούσεις όπου παράγονται μόνο λίγα σωματίδια τη φορά, επιτρέποντας τη μελέτη των διαδικασιών ηλεκτρομαγνητικής ‘πυρηνικής μεταστοιχείωσης»’, δήλωσε ο εκπρόσωπος του πειράματος ALICE, Μάρκο Βαν Λιούβεν.
Η γέννηση του χρυσού
Τα έντονα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που περιβάλλουν τους ταχέως κινούμενους πυρήνες μολύβδου που βρίσκονται σε διαδικασία συγκρούσεων δημιουργούν σύντομους παλμούς φωτονίων. Όταν αυτά τα φωτόνια αλληλεπιδρούν με πυρήνες, προκαλούν ένα φαινόμενο γνωστό ως ηλεκτρομαγνητική διάσταση, κατά την οποία πρωτόνια και νετρόνια εκτοξεύονται από έναν πυρήνα. Σε σπάνιες περιπτώσεις, τρία πρωτόνια εκτινάσσονται από έναν πυρήνα μολύβδου, αφήνοντας πίσω χρυσό στη θέση του.
Η ομάδα ALICE χρησιμοποίησε εξειδικευμένα όργανα γνωστά ως Zero Degree Calorimeters (ZDC) για να μετρήσει αυτά τα σπάνια συμβάντα. Ανιχνεύοντας τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων που εκτοξεύονται στις συγκρούσεις, οι ερευνητές μπόρεσαν να διακρίνουν μεταξύ της δημιουργίας άλλων βαρέων στοιχείων όπως το θάλλιο και ο υδράργυρος και το χρυσό.
Δυστυχώς, οι πυρήνες χρυσού που προκύπτουν δεν ζουν για πολύ. Ταξιδεύοντας με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, συντρίβονται στα τοιχώματα του επιταχυντή ή στα εξαρτήματά του και διασπώνται σχεδόν αμέσως σε μικρότερα σωματίδια. Ωστόσο, οι αριθμοί είναι εντυπωσιακοί: κατά τη διάρκεια του 2ου κύκλου του LHC (2015–2018), παρήχθησαν περίπου 86 δισεκατομμύρια πυρήνες χρυσού. Ο κύκλος 3 έχει ήδη σχεδόν διπλασιάσει αυτόν τον αριθμό.
Ωστόσο, παρά το γεγονός αυτό, η συνολική μάζα του χρυσού που δημιουργείται είναι εξαιρετικά μικρή – τρισεκατομμύρια φορές μικρότερη από ό,τι θα χρειαζόταν για να κατασκευαστεί, ας πούμε, μια βέρα. Αν και αυτό μπορεί να διαλύσει τις ελπίδες ορισμένων, το πείραμα που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Physical Review C» ανοίγει ένα νέο παράθυρο στο πώς σχηματίζονται τα στοιχεία και πώς τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία μπορούν να χειριστούν τους ατομικούς πυρήνες.
