如何在大型强子对撞机中将铅转变为金(非常简短)
中世纪的炼金术士们努力尝试将铅变为金,但位于瑞士的大型强子对撞机的物理学家们运气更好——尽管仅仅是瞬间。
炼金术士们在变换过程中使用铅,因为铅容易找到,且其物理性质与金相似。这包括原子质量:铅的原子核中有82个质子,而金有79个。
科学家们并没有使用炼金术,而是使用世界上最大的粒子加速器,以接近光速的速度将铅离子束相撞。一些离子发生了碰撞;其他的则没有。
在接近碰撞中,一些铅原子失去了三个质子,转变为金原子。
但它们仅持续了一瞬间。研究人员估计,根据《自然》杂志的报道,该对撞机在2015年至2018年之间的四个主要实验中产生了860亿个金核,约为29万亿分之一克。大部分金核在分裂成其他粒子之前,持续了大约一个微秒。
世界上最大的粒子物理实验室CERN于5月8日公布了结果。
对撞机是如何实现这一过程的?
在对撞机中,铅离子以接近光速的速度互相发射,要么撞击彼此,要么接近其他离子。离子是带有正或负电荷的原子。
铅原子核发出强烈的电磁场。在近乎失误时,可能会发生称为电磁解离的反应。铅原子核振动并弹出三个质子,实际上变成了金原子。
然而,这些“不稳定的、高速移动的金原子大约只存在一个微秒,然后即撞击实验装置或分裂为其他粒子,”《自然》说道。
什么是大型强子对撞机?
根据操作该对撞机的CERN,大型强子对撞机是有史以来最强大的粒子加速器。
它是一个环形的超导磁体和机器组成的隧道,周长近17英里。它位于日内瓦西北方向地下约575英尺处。建造过程历时10年,于2008年完工。
其最重要的发现之一是2012年发现的希格斯玻色子,这是一个基本粒子,解释了基本粒子如何具有质量。
它撞击高速的质子和离子束,使研究人员能够观察结果。这些碰撞的目的是重现被认为充满宇宙的物质,以及在大爆炸后约百万分之一秒内的物质,CERN表示。
来源 YSL 新闻网络报道和研究;路透社;CERN;nature.com;space.com;NASA;加州理工学院喷气推进实验室