تحقق رویای تبدیل سرب به طلا

به گزارش سایت طلا گلدنیوز ، دانشمندان واحد «برخورددهنده هادرونی بزرگ»(LHC) در «سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای»(CERN) با استفاده از بزرگترین برخورددهنده اتم جهان توانستند سرب را به طلا تبدیل کنند.

نتیجه این برخورد، تنها چند تریلیونیوم گرم (۲۹ پیکوگرم) بود و تنها کسری از ثانیه دوام داشت، اما همین مقدار ناچیز برای ثبت یکی از جذاب‌ترین دستاوردهای علمی قرن کافی بود.

کیمیاگران با تکیه بر حدسیات فلسفی ارسطو معتقد بودند که چگالی‌های مشابه سرب و طلا نشانه‌هایی از این دارد که عنصر سرب، بیمار است و می‌توان آن را با تبدیل به طلای ارزشمند، درمان کرد.

با وجود باور اشتباه کیمیاگران، باورهای باستانی آنها حاوی این حقیقت بود که این دو فلز در جدول تناوبی بسیار به یکدیگر نزدیک هستند.

 عنصر طلا ۷۹ پروتون دارد که تنها 3 پروتون کمتر از سرب است. این بدان معناست که برخوردها در شتاب‌دهنده‌های ذرات برای تولید طلا، تنها به 3 پروتون از سرب نیاز دارند. از سوی دیگر، حذف یک یا دو پروتون، به ترتیب عناصر تالیوم و جیوه تولید می‌کند.

فیزیکدانان برای تعیین کمیت این فلزات تولید شده در «LHC» از «حرارت‌سنج‌های صفر درجه»(ZDC) با حساسیت بسیار بالا در این آزمایش استفاده کردند. این حرارت‌سنج‌ها جریان پروتون‌ها و نوترون‌های تولیدشده از میلیاردها برهمکنش ذره‌ای در هر ثانیه داخل برخورددهنده را اندازه‌گیری می‌کنند.

نتایج نشان داد که اگرچه طلا کمتر از تالیوم یا جیوه تولید می‌شود، اما در حال حاضر در سومین آزمایش، با حداکثر سرعت حدود ۸۹ هزار هسته در ثانیه تولید می‌شود.

«اولیانا دمیتریوا»(Uliana Dmitrieva) فیزیکدان آزمایش «آلیس» می‌گوید: این تحلیل حاضر، به لطف قابلیت‌های منحصر به فرد حرارت‌سنج‌های «آلیس»، اولین تحلیلی است که با روشی معین، اثر تولید طلا در «LHC» را به صورت تجربی شناسایی و بررسی می‌کند.

«جان جووت»(John Jowett) یکی دیگر از فیزیکدانان حاضر در این آزمایش افزود: این نتایج، مدل‌های نظری تفکیک الکترومغناطیسی را آزمایش کرده و بهبود می‌بخشند. هدف این بهبودبخشی‌ها درک و پیش‌بینی تلفات پرتو است که محدودیت اصلی عملکرد «LHC» و برخورددهنده‌های آینده است.

تبدیل سرب به طلا؛ چگونه ممکن شد؟

در طول دور دوم فعالیت برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸، تیم تحقیقاتی ALICE موفق شد حدود ۸۶ میلیارد هسته طلا از برخوردهای اتم‌های سرب با سرعتی نزدیک به سرعت نور تولید کند.

این تولید نه از برخورد مستقیم، بلکه از «برخوردهای نزدیک» ناشی شد؛ جایی که دو هسته سرب با عبور از کنار هم، میدان الکترومغناطیسی قدرتمندی ایجاد کرده و پالس فوتونی شدیدی به‌وجود می‌آورند. این فوتون‌ها ساختار داخلی هسته‌ها را دچار لرزش کرده و منجر به خروج پروتون‌ها و نوترون‌ها می‌شوند.

با کاهش تعداد پروتون‌ها (از ۸۲ به ۷۹)، عنصر جدیدی به‌وجود می‌آید که همان طلا (Gold – Au) است. همچنین در این فرآیند عناصر دیگری مانند تالیوم (Thallium) با ۸۱ پروتون و جیوه (Mercury) با ۸۰ پروتون نیز تولید شدند.

آیا این روش تبدیل سرب به طلا کاربرد اقتصادی دارد؟

قطعاً نه. با وجود هیجان علمی بالا، این فرآیند بسیار پرهزینه، انرژی‌بر و غیرقابل کنترل در مقیاس صنعتی است. برای به‌دست‌آوردن فقط چند تریلیونیوم گرم طلا، میلیاردها دلار هزینه شده و تجهیزات فوق‌پیشرفته‌ای مانند برخورددهنده هادرونی بزرگ مورد نیاز است.

علاوه بر این، هسته‌های طلای تولیدشده تنها برای کسری از ثانیه پایدار می‌مانند و سپس در برخورد با دیواره‌های شتاب‌دهنده متلاشی می‌شوند.

اهمیت علمی این کشف چیست؟

با وجود بی‌فایده بودن اقتصادی، این کشف اثبات می‌کند که بشر می‌تواند در سطح زیراتمی ساختار عناصر را تغییر داده و فرآیندهای «دگرگونی هسته‌ای» را در محیط کنترل‌شده انجام دهد.

فیزیک‌دانی از دانشگاه اوترخت و سخنگوی پروژه ALICE می‌گوید: «دیدن اینکه آشکارسازهای ما هم برخوردهای عظیم با هزاران ذره و هم برخوردهای نادر با تعداد انگشت‌شمار ذره را با دقت ثبت می‌کنند، شگفت‌انگیز است. این توانایی به ما اجازه می‌دهد فرآیندهای نادری مانند تبدیل هسته‌ای الکترومغناطیسی را به‌دقت مطالعه کنیم.»

جمع‌بندی

تبدیل سرب به طلا در آزمایشگاه شاید هنوز نتواند رویای ثروتمند شدن را محقق کند، اما نشان می‌دهد مرزهای دانش بشری تا کجا گسترش یافته است. قرن‌ها پس از تلاش کیمیاگران، حالا فیزیک‌دانان به‌صورت عملی و علمی این رؤیا را، هرچند در مقیاسی کوچک و ناپایدار، به واقعیت تبدیل کرده‌اند.