"אלכימיה" ב-CERN... זוהתה הפיכה של אטומי עופרת לזהב
- גור זיו
- לפני 3 ימים
- זמן קריאה 2 דקות
הניסוי ALICE במאיץ ההדרונים הגדול (LHC) בוחן מה קורה כאשר יונים כבדים מתנגשים זה בזה. המטרה העיקרית היא להבין את הפלזמה של קווארקים וגלואונים, שהתקיימה ברגעים הראשונים אחרי המפץ הגדול. אך התנגשות של יוני עופרת עלולה לשבור את האטומים למרכיבים מוכרים יותר - כמו עופרת שהופכת לזהב.
זו לא טרנסמוטציה אלכימית קלאסית, אלא טרנסמוטציה גרעינית (nuclear transmutation). לעופרת יש 82 פרוטונים וכ-126 נייטרונים בגרעין. לזהב, לעומת זאת, יש 79 פרוטונים - שלושה פחות. כלומר, כדי להפוך עופרת לזהב יש להסיר ממנה שלושה פרוטונים.
למרות שזה לא היעד הראשי של ה-LHC, כאשר משגרים אטומי עופרת למהירות של 99.999993 אחוז ממהירות האור, מתקבלים תוצרים מעניינים. לא כל האטומים מתנגשים - חלק מיוני העופרת ממשיכים להאיץ במאיץ. השדה האלקטרומגנטי החזק של ה-LHC יכול לייצר פולסים קצרים אך עוצמתיים של אור, ואלו מסוגלים לעקור שלושה פרוטונים מהעופרת ולהפוך אותה לזהב. החלק המסעיר באמת הוא שהצליחו לתעד את התהליך.
"מרשים לראות שהגלאים שלנו מצליחים להתמודד עם התנגשויות חזיתיות שמייצרות אלפי חלקיקים, אך גם רגישים להתנגשויות שמייצרות רק מספר קטן של חלקיקים - מה שמאפשר לחקור תהליכים נדירים של 'טרנסמוטציה גרעינית' אלקטרומגנטית", אמר מרקו ואן לוון (Marco Van Leeuwen), דובר צוות ALICE, בהצהרה.
ולא מדובר רק בזהב. החוקרים השתמשו בגלאי ה-ZDC) zero degree calorimeters) כדי למדוד אינטראקציות בין אור באנרגיה גבוהה לגרעין של יוני עופרת. הם ביקשו לבדוק פליטה של אפס, אחד, שניים או שלושה פרוטונים, בליווי איבוד נייטרון. הם גילו כי האינטראקציות יצרו עופרת עם פחות נויטרונים - וגם תוריום, כספית וזהב.
אמנם זהב נוצר לעיתים נדירות יותר, אך בכל התנגשות נוצרים 89,000 גרעיני זהב לשנייה מתוך 174 מיליארד אטומי עופרת שנמצאים בקרן. אבל לא תפרוץ בהלת זהב ב-CERN - מדובר בכמות זעירה ביותר שאינה מתקרבת אפילו לשבריר של גרם, והיא גם נמעכת באנרגיה גבוהה על דפנות המאיץ, שם האטומים מתפרקים.
"בזכות היכולות הייחודיות של גלאי ה-ZDC של ALICE, זהו הניתוח הראשון שמזהה ומנתח באופן שיטתי את החתימה של ייצור זהב ב-LHC", הסבירה אוליאנה דמיטרייבה (Uliana Dmitrieva) מצוות ALICE.
"התוצאות גם בוחנות ומשפרות מודלים תאורטיים של דיסוציאציה אלקטרומגנטית (electromagnetic dissociation) - שמעבר לעניין הפיזיקלי שלהם, מסייעים להבין ולחזות את אובדן הקרן, אחד הגורמים המרכזיים המגבילים את ביצועי ה-LHC והמאיצים העתידיים", הוסיף ג'ון ג'ואט (John Jowett) מצוות ALICE.
מקורות:
קטעים מהמחקר- Proton emission in ultraperipheral Pb-Pb collisions at √𝑠𝑁𝑁=5.02 TeV מאת Physical Review C.
קטעים מ- Alchemy” In Action As CERN Detects Lead Atoms Turning Into Gold" מאת IFLScience שנכתב ע"י: Dr. Alfredo Carpineti.
קטעים מ- ALICE detects the conversion of lead into gold at the LHC מאת CERN.
