W detektorze ALICE, monumentalnym instrumencie przypominającym rozmiarami pokaźnych rozmiarów rezydencję, zespół fizyków z Uniwersytetu Kansas przeprowadził eksperyment rodem z produkcji science fiction. Ich innowacyjna technika kolizji ultraperyferyjnych pozwoliła na kontrolowaną przemianę pierwiastków w warunkach dotąd nieosiągalnych. Choć efekty były ulotne, znaczenie tego osiągnięcia może wykraczać daleko poza ściany laboratoriów naukowych.
Rewolucja w fizyce wysokich energii
Tradycyjne metody zderzania cząstek przypominały czołowe zderzenia – gwałtowne, chaotyczne i generujące mnóstwo niepożądanych produktów ubocznych. Badacze z Kansas poszli jednak zupełnie inną drogą. Wykorzystali zjawisko, w którym ciężkie jony ołowiu rozpędzone niemal do prędkości światła emitują fotony o niewyobrażalnej energii. Te wysokoenergetyczne „błyski” działały jak precyzyjne narzędzia, zdolne do wybijania protonów z jąder atomowych.
Czytaj także: Ze zwykłych metali zrobią złoto. Przełom po setkach lat badań!
Kluczowym wyzwaniem okazała się detekcja tych subtelnych interakcji. Zupełnie nowe metody analizy danych musiały wyłowić sygnały transmutowanych jąder spośród morza szumu generowanego przez akcelerator. Opracowane algorytmy stały się niezbędnym filtrem, bez którego cały proces pozostałby niewidoczny.
Jak rodzi się złoto?
Cały proces przypominał chirurgiczną precyzję na poziomie kwantowym. Każde usunięcie protonu z jądra ołowiu zmieniało jego tożsamość – pierwszy przekształcał go w tal, drugi w rtęć, aż wreszcie trzeci tworzył pożądane złoto. Niestety, te nowo powstałe atomy szlachetnego metalu okazały się niezwykle kapryśne. Istniały zaledwie przez ułamki sekund, po czym rozpadały się lub uderzały w elementy akceleratora, czasem nawet wywołując fałszywe alarmy systemów bezpieczeństwa.
Czytaj także: Tak powstaje złoto. Po latach poszukiwań naukowcy znaleźli dowody w odległym kosmosie
Choć brzmi to jak science fiction, praktyczne implikacje tego odkrycia są całkiem przyziemne – i nie dotyczą rynku złota. Europa i Chiny planują już budowę nowej generacji akceleratorów, w tym monstrualnych konstrukcji sięgających 100 kilometrów długości. Zrozumienie procesów powstawania niestabilnych jąder atomowych stanie się kluczowe dla bezpieczeństwa tych przyszłych instalacji, których budżety szacuje się na dziesiątki miliardów dolarów.
Badania opublikowane w Physical Review C, pokazują międzynarodową wagę tych prac. Choć nie zrewolucjonizuje to rynku metali szlachetnych, osiągnięcie zespołu z Kansas przypomina, że człowiek potrafi odtwarzać procesy zarezerwowane dotąd dla gwiazd. Może nie zamienimy jeszcze ołowianych sztabek w złoto, ale zdobyta wiedza pomoże nam lepiej projektować narzędzia do zgłębiania tajemnic wszechświata – i to jest prawdziwa wartość tego eksperymentu.