歐洲核子研究中心(CERN)最近宣佈其在大型強子對撞機(LHC)實驗中觀察到鉛原子在接近光速的撞擊下,瞬間轉化成金原子的現象。雖然這項研究無法生產出可用於製作飾品的黃金,但卻為古代煉金術的科學根據增添了新的實證。
CERN ALICE(A Large Ion Collider Experiment)團隊進行了一系列鉛與鉛的「近撞」實驗,透過量度高能帶電原子所引發的強勁電磁場來分析未直接碰撞導致的影響。這些電磁場能擊出質子,進而使鉛原子失去三個質子,進而形成金原子。根據《Physical Review C》期刊的最新研究報告,在Run 2(2015至2018年)期間已經產生了約860億個金原子核。儘管這些原子僅存在不到一微秒,科學家終於首次能系統性地探測到這種所謂的「現代煉金」過程。
ALICE團隊利用零度熱量探測器(ZDC)來統計各種質子損失事件,其中包括鉛原子失去一個質子轉變為鉈、失去兩個質子變成汞,以及三個質子生成金原子。雖然產生鉈和汞的次數遠比金原子多,但研究團隊仍成功估計到每秒最多可產生89,000個金原子核。
這些金原子以高速度衝出實驗區,並在撞擊到管壁或粒子束攔截裝置前迅速分解為其他粒子。整個過程十分短暫,所產生的全部黃金質量僅為29皮克(0.000000000029克),即使在Run 3的產量接近倍增,但距離生產一件金飾仍然有著數以萬億計的差距。
ALICE的發言人Marco Van Leeuwen表示,能夠同時處理每次碰撞產生的上千粒子的極端情況,以及針對每次僅釋出幾個粒子的微小變化,都是ALICE探測器的一個重大進展。這項實驗不僅提升了電磁解離模型的準確性,還幫助預測粒子束的損耗,對未來大型對撞機如「未來環形對撞機」(FCC)的設計有著指導意義。
這項「煉金術」的實現得益於LHC內長達27公里的粒子加速器,通過極接近光速的鉛原子加速,模擬宇宙誕生初期的夸克膠子等離子體,為人類深入追溯物質起源提供了可能。



