Физики получили золото из свинца

Сбылась мечта алхимиков — детекторы эксперимента ALICE, установленные на Большом адронном коллайдере, расположенном в CERN (Европейском центре ядерных исследований), зафиксировали превращение свинца в золото. И сделано это было при непосредственном участии российских физиков из Института ядерных исследований РАН. Один из них, доктор физико-математических наук Игорь Пшеничнов, еще два десятилетия назад разработал теоретическую модель электромагнитной диссоциации (развала ядер гамма-квантами), которая и позволила объяснить механизм образования ядер золота и других элементов в результате столкновения встречных пучков ядер свинца на коллайдере.

Работа о том, как это происходило, была опубликована недавно в научном журнале Physical Review Journals. В ней ученые, которые работают на детекторе ALICE, совершенно бесплатно сообщили всему миру «рецепт» получения золота, а именно: рассказали о тех измерениях, которые были ими проведены для трансмутации свинца в золото.

Средневековые алхимики заметили, что неблагородный свинец очень близок по плотности к золоту, а потому предприняли множество попыток превратить его в благородный металл химическими способами. Это продолжалось до тех пор, пока не стало ясно, что свинец и золото являются разными химическими элементами, а потому химия для преобразования одного элемента в другой бесполезна.

На помощь в XX веке пришли физики, которые доказали, что разные элементы могут трансформироваться в другие либо естественным путем радиоактивного распада, либо в лаборатории в результате бомбардировки нейтронами или протонами.

Хотя золото в лабораториях уже производилось и будет производиться путем облучения нейтронами и протонами, именно коллаборация ALICE обнаружила трансмутацию свинца в золото с помощью нового механизма.

— Игорь Анатольевич, расскажите, пожалуйста, что являлось целью вашей работы изначально? — задаю я вопрос автору модели развала ядра.

— Целью экспериментов, которые проводятся на Большом адронном коллайдере, является исследование столкновений ядер, в результате которых образуется кварк-глюонная плазма. Согласно теории Большого взрыва 14 миллиардов лет назад эта горячая и плотная субстанция, как полагают, заполнила Вселенную примерно через миллионную долю секунды после Большого взрыва и породила материю, которую мы теперь знаем.

В эксперименте ALICE было замечено, что при электромагнитных взаимодействиях ядер образуются вторичные ядра, к примеру, талия, ртути или того же золота, которые на больших скоростях сходят с основной орбиты и попадают в сверхпроводящие магниты коллайдера, нарушая их работу. Это вполне реальная техническая проблема, требующая решения. Наша модель предсказывала скорость образования таких вторичных ядер.

— В чем же суть работы?

— На коллайдере ученые изучали прежде всего «лобовые» столкновения ядер свинца. Однако в гораздо более частых взаимодействиях, когда ядра просто пролетают мимо друг друга, не касаясь, окружающие их интенсивные электромагнитные поля могут воздействовать на встречные ядра, выбивая из них протоны. В модели было предсказано, что таким образом при выбивании всего трех протонов из ядра свинца он превратится в золото с заметной вероятностью.

— И сколько ядер получилось в эксперименте?

— Анализ ALICE показывает, что во время экспериментов было создано около 86 миллиардов ядер золота. По массе это соответствует всего 29 пикограммам (2,9 × 10 -11 граммов) золота. Увы, жизнь их была мимолетной.

Конечно, золото, полученное в БАКе, измеряется не граммами — это микроскопические количества, ювелирных изделий из них не получится. Но факт остается фактом — теперь ученые знают физику его получения.

Опубликован в газете "Московский комсомолец" №29520 от 14 мая 2025

Заголовок в газете: Мимолетное золото