Физики-атомщики превращают свинец в золото

Осуществилась мечта алхимиков - превратить довольно распространенный свинец в золото. Химия с этим не справилась - ученым помогла физика. То, что не получилось у «философского камня», удалось, пусть и на короткое время, команде из швейцарского ЦЕРНа.

Стремление сделать из тускло-серого металла золото возникло не на пустом месте. Свинец и золото имеют схожую плотность, но ученые поняли, что химическими методами превратить один элемент в другой невозможно. Однако с появлением в середине XX века ядерной физики стало ясно, что можно преобразовывать одни тяжелые элементы в другие с помощью физических методов — либо путем радиоактивного распада, либо направленной бомбардировкой нейтронами или протонами. Этот процесс называется трансмутацией. В 1980 г. Гленн Сиборг, известный физик-ядерщик, первым преобразовал висмут в золото.

Сейчас его можно получить при участии Большого адронного коллайдера, находящегося вблизи Женевы. В этом ускорителе частиц регулярно образуются ядра золота. Это происходит, когда два ядра свинца, несущиеся практически со скоростью света, чуть-чуть промахиваются. Это запускает электромагнитную диссоциацию, при которой фотон заставляет внутреннюю структуру свинца (ядро с 82 протонами) вибрировать, что вызывает небольшой выброс нейтронов и протонов. Для получения золота, ядро которого содержит 79 протонов, нужно из ядра свинца удалить три протона.

Когда сталкиваются ядра свинца, Большой адронный коллайдер производит в секунду 89 тыс. ядер золота, а в 2015-2018 гг. их было создано в ускорителе около 86 млрд. Масса этих ядер золота равна всего 29 триллионным граммам (пикограммам). Однако они живут ничтожные доли секунды, поскольку из-за своей высокой энергии немедленно распадаются на отдельные частицы: протоны, нейтроны и др. Это показывает, что мечта алхимиков, возможно, и осуществилась с технической точки зрения, но надежды разбогатеть на этом близки к нулю.

Источник: spektrum.de