摘要：大型强子对撞机 （LHC） 是世界上最大、能量最高的粒子加速器，其研究人员观察到了铅转化为金的真实过程。但这种转变并不像之前观察到的那样来自直接碰撞。相反，它是通过一种涉及原子核之间险些错过相互作用的新机制出现的。

几个世纪以来，炼金术士一直梦想着将铅变成黄金——不是通过魔法，而是通过释放金属本身隐藏的潜力。虽然他们的方法从未成功，但现代科学的方法终于成功了。

大型强子对撞机 （LHC） 是世界上最大、能量最高的粒子加速器，其研究人员观察到了铅转化为金的真实过程。但这种转变并不像之前观察到的那样来自直接碰撞。相反，它是通过一种涉及原子核之间险些错过相互作用的新机制出现的。

LHC 旨在将粒子加速到接近光速。这些粒子的碰撞使科学家能够研究物质的基本组成部分，并探索我们的宇宙如何在其最小的尺度上构建。

虽然从此类正面碰撞中收集了重要信息，但碰撞器内部的大多数遭遇都是间接的。在这些“未遂事故”中，粒子彼此靠近而没有接触，但产生的电磁场非常强烈，以至于它们可以触发意想不到的核反应。

“铅核发出的电磁场特别强，因为铅核包含 82 个质子，每个质子携带一个基本电荷，”欧洲核研究组织（法语缩写为 CERN）的官员在一份声明中写道。

“此外，铅原子核在 LHC 中行进的非常高的速度（相当于光速的 99.999993%）导致电磁场线被挤压成一个薄薄的煎饼，与运动方向相反，产生短暂的光子脉冲，”他们补充说。

这个脉冲可以触发一个称为电磁解离的过程，在这个过程中，光子与原子核相互作用，引起内部振荡，从而射出中子和光子。在铅原子通过的情况下，通过此过程损失三个质子会导致金的形成。

“令人印象深刻的是，我们的探测器可以处理产生数千个粒子的正面碰撞，同时对一次只产生几个粒子的碰撞也很敏感，从而能够研究电磁'核嬗变'过程，”LHC ALICE（大型离子对撞机实验）项目发言人 Marco Van Leeuwen 说， 新结果背后的团队在同一份声明中表示。

这项工作“是第一个通过实验系统地检测和分析 LHC 黄金生产特征的工作，”ALICE 合作的 Uliana Dmitrieva 补充道。

该团队能够识别出质子损失，这些损失不仅与金的形成有关，而且与铅、铊和汞原子的产生有关。这种分析是通过一种称为零度量热仪 （ZDC） 的设备实现的，该设备通过测量产生的发射来检测和计算光子-核相互作用。

该团队报告说，LHC 每秒可以从铅-铅碰撞中产生多达 89,000 个金原子核。“ALICE 分析表明，在 LHC 的第 2 次运行（2015-2018 年）期间，在四次主要实验中产生了大约 860 亿个金原子核，”CERN 官员在声明中写道。

然而，任何希望赚钱的现代炼金术士都可能会失望。这仅相当于 29 皮克 （2.9 ×10-11克）的材料，而这些金原子的寿命极短。它们的能量如此之大，以至于它们会立即撞击 LHC 的某些部分，如束流管或准直器，几乎立即分裂成质子、中子和其他粒子。因此，黄金只存在了转瞬即逝的几分之一秒。

“结果 [...]测试和改进电磁解离的理论模型，这些模型超出了其内在的物理学兴趣，用于理解和预测束流损耗，这些损耗是 LHC 和未来对撞机性能的主要限制，“同样来自 ALICE 合作的 John Jowett 总结道。

来源：当代生命哲学家一点号