بیگ بنگ: بر اساس یک مقاله‌ی جدید، برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ در سازمان سرن در جریان دومین دوره‌ی فعالیتش بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸، حدود ۸۶ میلیارد هسته‌ی طلا از برخورد هسته‌های پرسرعت سرب تولید کرده است.
به گزارش بیگ بنگ، البته این مقدار بسیار کم است، معادل تقریباً ۲۹ تریلیونیوم گرم طلا. این تبدیل از طریق فرایند “دگرگونی هسته‌ای الکترومغناطیسی” رخ می‌دهد؛ جایی که برخوردهای پرانرژی تنها سه پروتون را از اتم‌های سرب جدا کرده و آن‌ها را به طلا تبدیل می‌کند. اما طلای تازه‌ساخته‌شده تقریباً بلافاصله از بین می‌رود و به لوله‌های پرتو برخورد کرده و متلاشی می‌شود.
اما آنچه واقعاً هیجان‌انگیز است، نحوه‌ی اندازه‌گیری تولید طلا توسط فیزیکدانان است: آن‌ها تعداد پروتون‌هایی را که همراه با نوترون‌ها در واکنش‌های مربوط به سرب دخیل بودند، با استفاده از آشکارساز «کالری‌سنج زاویه صفر» در آزمایش ALICE (برخورد دهنده‌ی بزرگ یون‌ها) شمردند.
در جدول تناوبی عناصر، طلا و سرب تنها چند خانه از هم فاصله دارند. طلا دارای ۷۹ پروتون و سرب دارای ۸۲ پروتون است، بنابراین اگر بتوانید تنها ۳ پروتون (و البته تعدادی نوترون) را از اتم سرب جدا کنید، به اتم طلا خواهید رسید. از سوی دیگر، حذف یک یا دو پروتون، به ترتیب عناصر تالیوم و جیوه تولید می‌کند.
این فرایند، از نظر مفهومی، همان چیزی است که کیمیاگران با اصطلاح «تبدیل فلزات به طلا» دنبال می‌کردند، اما در عمل اصلاً به این سادگی نیست. برای این کار، به برخورددهنده‌ای نیاز است که بتواند ذرات را تا انرژی‌های فوق‌العاده بالا شتاب دهد تا توان لازم برای جدا کردن پروتون‌ها فراهم شود. به بیان ساده، این فرایند بسیار پرمصرف از نظر انرژی و نیازمند تجهیزات گران‌قیمت و فوق‌تخصصی است. اگر کسی بخواهد طلا به دست بیاورد، این روش قطعاً غیرعملی‌ترین و ناکارآمدترین راه ممکن است.
تیم آلیس توانست مقدار تولید طلا را نه از برخورد مستقیم هسته‌های سرب، بلکه از برخوردهای نزدیک (بدون برخورد کامل) هنگام عبور این هسته‌ها در نزدیکی یکدیگر در برخورددهنده محاسبه کند — در شرایطی که هسته‌های سرب با سرعتی معادل ۹۹.۹۹۹۹۹۳ درصد سرعت نور حرکت می‌کردند. در این سرعت‌ها، هسته‌ی سرب که ۸۲ پروتون باردار دارد، میدان الکترومغناطیسی خود را در راستای عمود بر جهت حرکت فشرده می‌کند و در هنگام عبور نزدیک از کنار یکدیگر، یک پالس فوتونی تولید می‌شود.
این فوتون می‌تواند ساختار درونی هسته‌ی سرب را دچار نوسان کند و باعث شود تا پروتون‌ها و نوترون‌هایی از آن خارج شوند. نتیجه؟ نه فقط طلا، بلکه عناصر دیگری مانند تالیم (۸۱ پروتون، ۱۲۳ نوترون) یا جیوه (۸۰ پروتون، ۱۲۱ نوترون) نیز ممکن است از این فرآیند ایجاد شوند. ضمن اینکه این هسته‌های طلای پرسرعت خیلی زود پس از تولید، به دیواره‌های شتاب دهنده برخورد کرده و در یک انفجار از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها از هم می‌پاشند.
اگرچه این فرایند طلای قابل‌استفاده‌ای تولید نمی‌کند، اما توانایی آشکارسازی ذرات زیاد و همچنین رویدادهای بسیار نادر توسط آشکارساز آلیس را به نمایش می‌گذارد. علم واقعاً شگفت‌انگیز است. نه‌تنها دانشمندان می‌توانند اتم‌ها را با سرعت نزدیک نور به سمت یکدیگر پرتاب کنند، بلکه قادرند تغییرات دقیق این اتم‌ها را پس از برخورد نیز اندازه‌گیری کنند. در واقع این بسیار فراتر از رویای کیمیاگران گذشته است. جزئیات بیشتر این پژوهش در Physical Review C منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=108938
(۸ نفر , میانگین : ۵,۰۰ از ۵)
