كيمياء العصر الحديث! علماء يحوّلون الرصاص إلى ذهب في مصادم الهدرونات الكبير
كيمياء العصر الحديث! علماء يحوّلون الرصاص إلى ذهب في مصادم الهدرونات الكبير
لقرون، حلم الخيميائيون بتحويل الرصاص إلى ذهب – ليس بالسحر، بل بكشف الإمكانات الكامنة في المعادن نفسها. ورغم أن أساليبهم لم تُكتب لها النجاح، إلا أن أساليب العلم الحديث نجحت أخيرًا.
لاحظ باحثون في مصادم الهدرونات الكبير (LHC)، أكبر مُسرِّع جسيمات في العالم وأعلى طاقة، تحوّلًا حقيقيًا للرصاص إلى ذهب. لكن هذا التحوّل لم يأتِ من تصادمات مباشرة، كما لوحظ سابقًا، بل من خلال آلية جديدة تتضمن تفاعلات قريبة جدًا بين نوى الذرات.
صُمم مصادم الهدرونات الكبير (LHC) لتسريع الجسيمات إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء. تُمكّن تصادمات هذه الجسيمات العلماء من دراسة اللبنات الأساسية للمادة واستكشاف بنية كوننا على أصغر مقاييسه.
إفادة.
وأضافوا "وعلاوة على ذلك فإن السرعة العالية للغاية التي تتحرك بها نوى الرصاص في LHC (والتي تعادل 99.999993% من سرعة الضوء) تتسبب في سحق خطوط المجال الكهرومغناطيسي إلى فطيرة رقيقة، عرضية لاتجاه الحركة، مما ينتج عنه نبضة قصيرة العمر من الفوتونات".
يمكن لهذه النبضة أن تُحفّز عملية تُعرف بالتفكك الكهرومغناطيسي، حيث يتفاعل فوتون مع نواة، مُحفّزًا تذبذبات داخلية تُطلق النيوترونات والفوتونات. في حالة مرور ذرة رصاص، يُؤدي فقدان ثلاثة بروتونات خلال هذه العملية إلى تكوين الذهب.
وقال ماركو فان ليوين، المتحدث باسم مشروع ALICE (تجربة تصادم الأيونات الكبيرة) في LHC، وهو الفريق الذي يقف وراء النتائج الجديدة، في البيان نفسه: "من المثير للإعجاب أن نرى أن أجهزة الكشف لدينا يمكنها التعامل مع الاصطدامات المباشرة التي تنتج آلاف الجسيمات، بينما تكون حساسة أيضًا للاصطدامات التي لا يتم فيها إنتاج سوى عدد قليل من الجسيمات في وقت واحد، مما يتيح دراسة عمليات "التحول النووي" الكهرومغناطيسية".
قصص ذات صلة:
وأضافت أوليانا دميتريفا من مشروع ALICE أن "هذا العمل هو الأول الذي يكتشف ويحلل بشكل منهجي توقيع إنتاج الذهب في LHC تجريبياً".
تمكن الفريق من تحديد فقدان البروتونات ليس فقط المرتبط بتكوين الذهب، بل أيضًا بإنتاج ذرات الرصاص والثاليوم والزئبق. وقد أُتيح هذا التحليل بفضل جهاز يُسمى مسعر درجة الصفر (ZDC)، الذي يكشف ويحسب تفاعلات الفوتون مع النواة عن طريق قياس الانبعاثات الناتجة.
أفاد الفريق أن مصادم الهدرونات الكبير (LHC) قادر على إنتاج ما يصل إلى 89,000 نواة ذهبية في الثانية من تصادمات الرصاص. وكتب مسؤولو سيرن في بيانهم: "يُظهر تحليل ALICE أنه خلال الجولة الثانية من مصادم الهدرونات الكبير (2015-2018)، تم إنتاج حوالي 86 مليار نواة ذهبية في التجارب الأربع الرئيسية".
ومع ذلك، قد يُصاب أي كيميائي معاصر يأمل في جني الأرباح بخيبة أمل. هذا يعادل 29 بيكوغرامًا فقط (2.9 × 10-11 غرامًا) من المادة، وذرات الذهب هذه قصيرة العمر للغاية. إنها نشطة للغاية لدرجة أنها تصطدم فورًا بأجزاء من مصادم الهدرونات الكبير، مثل أنبوب الشعاع أو المصادمات، وتتفكك على الفور تقريبًا إلى بروتونات ونيوترونات وجسيمات أخرى. ونتيجة لذلك، لا يبقى الذهب إلا لجزء من الثانية.
واختتم جون جويت، وهو أيضًا من فريق ALICE، قائلاً: "إن النتائج […] تختبر وتحسن النماذج النظرية للتفكك الكهرومغناطيسي والتي، إلى جانب اهتمامها الفيزيائي الجوهري، تُستخدم لفهم وتوقع خسائر الحزم التي تشكل حدًا رئيسيًا لأداء LHC والمصادمات المستقبلية".
