Részecskegyorsító segítségével hoztak létre aranyat ólomból

Az ókori görögök szemlélete szerint minden anyag ugyanazokból az alapelemekből áll, s ennek okán egymásba átalakíthatók. Az átalakítás eredményeként létrejöhet a legtökéletesebbnek vélt anyag, az arany. A középkori alkimisták is ezen a szálon indultak tovább, úgy vélték, lehet közönséges fémekből, például az ólomból aranyat csinálni.

Habár ez nem sikerült, szerencsére a munkálkodásuknak köszönhetően kialakult a kémia tudománya. Modern korunk aranycsinálói kicsit más úton fogtak hozzá a dologhoz, de legalább sikerrel jártak, számolt be a Scientific American .

Az arany és az ólom jelentősen eltérő elemek, például az aranyban 79, az ólomban 82 proton található, ez pedig alapvető akadályt jelent abban, hogy kémiai úton egymásba átalakuljanak.

A genfi CERN Nagy Hadronütköztetője (LHC) kísérletei során ólomionokat ütköztet, a fénysebességhez közeli tempóban. Ennek során az egyes ólomionok nem minden esetben ütköznek egymással, hanem elsuhannak egymás mellett, ezeket a kutatók ultraperiférikus ütközésnek (UPC) nevezik.

Ezekben az eseményekben az ionok elektromágneses tere kölcsönhatásba léphet, fotonokat kibocsátva, amelyek másik ionnal ütközve protonokat és neutronokat lökhetnek ki az atommagból. A kísérletek adatelemzéséből kiderült, hogy előfordulnak olyan találkozások, amikor az ólom atommagból kilökődik 3 proton, ezzel 82 helyett 79 marad benne, és így arannyá válik.

Az ALICE nevű kísérletsorozatban ezeket az eseteket kiszűrve végeztek kutatásokat, és kiszámolták, hogy amikor zajlanak az ólomütköztetések, másodpercenként 89 ezer arany atommag keletkezhet e módon. Összességében a 2015-18. közti ütköztetések „melléktermékeként” 86 milliárd darab arany atommag keletkezett. Ez ugyan szép nagy szám, azonban ha grammra vetítve nézzük, akkor bizonyosan nem látjuk meg, ugyanis csak 29 pikogrammnyi, ami kb. 30 milliószor kevesebb, mint egyetlen porszem tömege.

Ráadásul ezeket az arany-atommagokat összegyűjteni se lehetne, mivel az élettartamuk rendkívül rövid, alig egy mikroszekundumig maradtak ebben az állapotban a részecskék. Hatalmas energiájuknak köszönhetően az észleléshez használt detektornak ütközve azonnal elbomlanak, így gyakorlatilag összegyűjteni se lehetne őket.

Már jó 20 évvel ezelőtt is észleltek a CERN kísérleteiben olyat, hogy az ólomból arany alakult ki, ám a mostani kísérletek sokkal nagyobb energiával zajlanak, sokkal nagyobb valószínűséggel hozzák létre az aranyat, amely így könnyebben észlelhető is. A CERN kutatóinak persze nem az a célja, hogy az alkimisták álmait valóra váltva arannyá alakítsák az ólmot.

Azonban ezek az átalakulások olyan adatokkal szolgálnak, amelyek révén jobban érthetjük az atommagok szerkezetét és reakcióit. Emellett javítani lehet a jövőbeli részecskegyorsító teljesítményét, pontosságát, irányítását és stabilitását.