欧洲核子研究中心(CERN)最近宣布,在大型强子对撞机(LHC)实验中观察到铅原子在接近光速的碰撞下,瞬间转化为金原子的现象。虽然这项研究无法产生可用于制作饰品的黄金,但却为古代炼金术的科学依据增添了新的实证。
CERN ALICE(大型离子对撞机实验)团队进行了一系列铅与铅的近撞实验,通过测量高能带电原子所产生的强劲电磁场来分析未直接碰撞导致的影响。这些电磁场能击出质子,使铅原子失去三个质子,进而形成金原子。根据《Physical Review C》期刊的最新研究报告,在Run 2(2015至2018年)期间已经产生了约860亿个金原子核。尽管这些原子仅存在不到一微秒,科学家们终于第一次系统性地探测到这种所谓的《现代炼金》过程。
ALICE团队利用零度热量探测器(ZDC)来统计各种质子损失事件,其中包括铅原子失去一个质子转变为铊、失去两个质子变成汞,以及三个质子生成金原子。虽然产生铊和汞的次数远比金原子多,但研究团队仍成功估计到每秒最多可产生89,000个金原子核。
这些金原子以高速度冲出实验区,并在撞击到管壁或粒子束拦截装置前迅速分解为其他粒子。整个过程十分短暂,所产生的全部黄金质量仅为29皮克(0.000000000029克),即使在Run 3的产量接近倍增,但距离生产一件金饰仍然有着数以万亿计的差距。
ALICE的发言人Marco Van Leeuwen表示,能够同时处理每次碰撞产生的上千粒子的极端情况,以及针对每次仅释放几个粒子的微小变化,都是ALICE探测器的一项重大进展。这项实验不仅提升了电磁解离模型的准确性,还帮助预测粒子束的损耗,对未来大型对撞机如未来环形对撞机(FCC)的设计具有指导意义。
这项炼金术的实现得益于LHC内长达27公里的粒子加速器,通过极接近光速的铅原子加速模拟宇宙诞生初期的夸克胶子等离子体,为人类深入追溯物质起源提供了可能。



