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真实炼金术:科学家用大强子对撞机「点铅成金」

京港台:2025-5-14 02:49| 来源:中时新闻网 | 评论( 2 )  | 我来说几句


真实炼金术:科学家用大强子对撞机「点铅成金」

来源:倍可亲(backchina.com)

  这是真实的鍊金术!科学家利用大型强子对撞机(LHC),以铅为材料,成功在几分之一秒内将铅变成了黄金。

  新阿特拉斯(NewAtlas)报导,几世纪前,不管是中国的丹鼎道士,还是西方的术士,都在追求冶炼出黄金的办法,也就是「鍊金术」。随着化学的发展,人类终于明白这是白费工夫,因为黄金是一种元素,不是被鍊製的。

  然而,科学就是追根究底,元素从何而来? 根据现行的理论,宇宙创生初期只有氢元素,密度高的氢元素团出现了融合反应(核融合),于是更重的氦元素被生成,利用类似的方法,更重的元素在宇宙出现。

  依照上述理论,也可能利用人为的办法去生成元素,这就需要粒子加速器。而位瑞士日内瓦的大强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC),就是是世界上最大、最强大的粒子加速器:它是一个圆形隧道,长度达到27公里,隧道靠着电子场加速,科学家可以用惊人的速度,将微小粒子撞击在一起。

  该设施用于测试粒子物理学中的理论预测,以更好地了解宇宙中的力量如何运作,并理解宇宙初始的大爆炸时刻。

  大型强子对撞机已经完成了许多重大的科学实验,它着名的成就发生在第一次实验(2010-2013),最终发现了希格斯玻色子。

  2015 年至 2018 年的第二次实验,对于完善我们对粒子物理标准模型的理解,以及更详细地探索希格斯玻色子的性质至关重要。

  现在, LHC正在研究黄金这样的重元素如何生成。在早期的理论认为,黄金这样的高等金属,只有巨型恆星死亡的超新星爆发才能出现,虽然观测已证实该理论,但是如果只有超新星爆发这一个来源,仍无法解释黄金在宇宙中的数量。

  一种理论认为,或许重金属在宇宙诞生初期就着大爆炸一起出现了。为证实该理论,科学家将2个接近光速的铅原子核相互碰撞,看看是否产生黄金

  

  

  

  

  事实证明,高速铅核、它们之间频繁的近距相互作用,以及它们的电磁场是黄金生成的秘诀。

  负责运行大型强子对撞机 (LHC) 的欧洲核子研究中心 (CERN) 的工作人员解释道: 「...铅原子核在大型强子对撞机 (LHC) 中运动的速度非常高(相当于光速的 99.999993%),这导致电磁场线被压成薄饼状,横向于运动方向,产生短暂的光子脉冲。」

  「这会触发一个称为电磁解离的过程,即光子与原子核相互作用,原子核内部结构的振盪,再导致少量中子和质子的释放,这为了生成黄金铺好了基础。铅的原子序82,而黄金的原子序79,所以只要铅原子核失去3个质子,那么它就会变成黄金。」

  在实验中,铅核的高速相互作用,有机会造成0个、1个、2个、3个质子被剥离,,并伴随至少一个中子的转变,这些质子分别与铅、铊、汞和黄金的生成」有关。

  就这样,金原子核在碰撞中诞生出来,虽然它很快又碎裂成单个质子、中子和其他粒子。但是透过感测器,实验人员确定铅在短暂的时刻转化成了黄金。

  这是首次在大型强子对撞机上用人工方式滋生出黄金。论文指出,它可能只生能了有 29 皮克(pg,1兆分之一)黄金,但从技术上讲,它仍然是真正的炼金术。

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