فیزیکدانانی که بیگ بنگ را تقلید میکردند به طور تصادفی سرب را به طلا تبدیل کردند!

فیزیکدانانی که بیگ بنگ را تقلید می کردند، به طور تصادفی سرب را به طلا تبدیل کردند!

تبدیل سرب به طلا، یکی از افسانه هایی است که قرن ها ذهن کیمیاگران را به خود مشغول کرده بود. اما در یک کشف علمی شگفت انگیز، دانشمندان در برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) در سوئیس موفق شدند به صورت کاملاً تصادفی، این افسانه باستانی را در آزمایشگاه تحقق بخشند.

شروعی با بیگ بنگ و پایانی با ذرات طلا!

در طی آزمایش ALICE (A Large Ion Collider Experiment) که با هدف بازسازی شرایط اولیه جهان پس از بیگ بنگ طراحی شده بود، دانشمندان با برخورد دادن هسته های اتم های سرب با سرعتی نزدیک به نور، موفق شدند پلاسما کوارک-گلوئون را به طور موقت تولید کنند. این حالت از ماده در نخستین لحظات پس از انفجار بزرگ وجود داشته است.

اما در میان این برخوردهای فوق العاده قدرتمند، چیزی رخ داد که هیچ کس آن را پیش بینی نمی کرد. فیزیکدانان توانستند به صورت ناخواسته اتم های طلا تولید کنند!

چگونگی تبدیل سرب به طلا در برخورددهنده هادرونی

در طول این آزمایش، تیم تحقیقاتی متوجه شد که در مواردی که اتم های سرب به جای برخورد مستقیم، از کنار یکدیگر عبور می کنند، نیروهای الکترومغناطیسی بسیار شدیدی ایجاد می شود. این نیرو ها به شکل پالس های نوری بسیار کوتاه منتشر شده و پدیده ای به نام جدایش الکترومغناطیسی (Electromagnetic Dissociation) رخ می دهد.

در این فرآیند بسیار پیچیده، سه پروتون از هسته اتم سرب خارج می شود و نتیجه این تغییر، ایجاد یک اتم طلا با عدد اتمی 79 است. این فرآیند تبدیل سرب به طلا به طور میانگین ۸۹٬۰۰۰ اتم طلا در هر ثانیه تولید کرده است؛ البته مقدار کل طلا تولید شده ناچیز و حدود ۲۹ تریلیونیوم گرم (0.000000000000029 گرم) بوده است.

پاسخی علمی به رؤیای کیمیاگران قرون وسطی

این یافته ها را می توان پاسخی مدرن و علمی به رویای دیرینه ی کیمیاگران دانست. در حالی که آنها سعی داشتند از طریق روش های ابتدایی، فلزات پایه را به طلا تبدیل کنند، حالا علم فیزیک نوین موفق شده است این تبدیل را در شرایط کنترل شده و با ابزارهای پیشرفته رقم بزند.

“بسیار شگفت انگیز است که آشکارسازهای ما توانایی ثبت و تحلیل نه تنها برخوردهای بزرگی که هزاران ذره تولید می کنند، بلکه این رویدادهای کوچک که تنها چند ذره تولید می کنند را نیز دارند.”
مارکو فن لیوون، سرپرست پروژه ALICE

اهمیت علمی این کشف

• بازسازی شرایط اولیه جهان: آزمایش ALICE درک بهتری از حالت های اولیه ماده پس از بیگ بنگ ارائه می دهد.
• مطالعه پلاسما کوارک-گلوئون: با تحلیل این پلاسماها، فیزیکدانان می توانند دریابند که چگونه ذرات بنیادی اولین مرتبه با هم تعامل یافته اند.
• تحلیل دقیق پدیده های هسته ای: فرآیند جدایش الکترومغناطیسی که منجر به تولید طلا شد، پیش تر به این دقت تحلیل نشده بود.
• نمایش قدرت فناوری: توانایی تنظیم و کنترل آزمایش هایی در مقیاس بی نهایت کوچک، بیانگر پیشرفت خارق العاده تکنولوژی در فیزیک ذرات است.

آینده تحقیقات در برخورد دهنده بزرگ هادرونی

برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) پس از سه سال توقف، در سال ۲۰۲۲ دوباره فعال شد و مجموعه ای از آزمایش های پیشرفته را آغاز کرد. یافته های مربوط به تولید طلا به صورت تصادفی و علمی، در نشریات فیزیکی معتبر مانند Physical Review Journals منتشر شده اند و در آینده می توان از این نوع کشفیات برای توسعه درک ما از مبدأ هستی، تحول ماده و ساختار جهان بهره گرفت.

در حالی که تولید انبوه طلا از سرب هنوز دور از دسترس است، اما این کشف نشان می دهد که ناممکن ها در فیزیک تنها مفهومی نسبی اند.

کلام پایانی

این رخداد خارق العاده نه تنها زمینه ای علمی برای تبدیل سرب به طلا فراهم کرده، بلکه بیش از پیش اهمیت و پیچیدگی آزمایش های مرتبط با بیگ بنگ و تولد کیهان را نشان می دهد. شاید روزی بتوان به کمک فناوری های آینده از این فرآیند در ابعاد کاربردی نیز بهره برد.

منبع: Physical Review Journals، CERN، ALICE Experiment