CERN'de simyacıların hayali gerçekleşti: Kurşun altına dönüştü

Physical Review Journals dergisinde yayınlanan makaleye göre CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) kurşunun altına dönüştüğünü ortaya koyan ölçümler raporlandı. Yani daha basit bir anlatımla yüksek enerjili bir çarpışma deneyi sonrasında (kurşun iyonlarının ışık hızına yakın çarpıştırılmasıyla) ortaya çıkan elektromanyetik alan, nükleer dönüşümle saniyeden daha kısa bir süre için altın oluşumu gösterdi.

Aslında simyacıların çok uzun zaman önce denediği bu dönüşüm (krizopoeya olarak biliniyor) resmi olarak CERN'de gerçekleşmiş oldu. Simya alanından yıllarca yapılan denemelerde kurşun ve altının farklı kimyasal elementler olduğu ve kimyasal yöntemlerin birini diğerine dönüştürmekte yetersiz olduğu çok daha sonra anlaşılmış ve kurşunu altına dönüştürmek bir hayal olarak kalmıştı.

20. yüzyılda nükleer fiziğin doğuşuyla birlikte, ağır elementlerin radyoaktif bozunma yoluyla doğal olarak veya laboratuvarda nötron veya proton bombardımanı altında başka elementlere dönüşebildiği keşfedildi. Altın daha önce bu şekilde yapay olarak üretilmiş olsa da, CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda kurşun çekirdekleri arasında neredeyse çarpışmalar içeren yeni bir mekanizma ile kurşunun altına dönüşümü ölçülmüş oldu.

82 proton içeren kurşun çekirdeği Çaprıştırıcı'da ışık hızının %99,999993'üne karşılık gelen ir hızda çarpıştırıldıktan sonra oluşan elektromanyetik alan çizgilerinin hareket yönüne dik ince bir krepe sıkıştırılmasına neden oldu ve kısa ömürlü bir foton darbesi üretti. Bu, elektromanyetik ayrışma adı verilen bir süreci tetikledi; burada bir foton çekirdekle etkileşime girerek çekirdeğin iç yapısının salınımlarını uyardı ve bunun sonucunda az sayıda nötron ve proton atıldı. Kurşun çekirdeğinin altın çekirdeğine dönüşmesi (altın çekirdeği 79 proton içeriyor) üç protonun çekirdekten ayrılmasıyla saniyeden daha kısa bir süre için gerçekleşti.

Deneyi yapan ALICE'in sözcüsü Marco Van Leeuwen, "Dedektörlerimizin binlerce parçacığın oluştuğu önden çarpışmaları algılayabilmesinin yanı sıra, aynı anda yalnızca birkaç parçacığın oluştuğu çarpışmalara karşı da hassas olabilmesi ve elektromanyetik 'nükleer dönüşüm' süreçlerinin incelenmesine olanak tanıması etkileyici" dedi.

ALICE analizi, Büyük hadron Çarpıştırıcısı'nın 2. Çalışması sırasında (2015-2018 arasında) dört büyük deneyde yaklaşık 86 milyar altın çekirdeğinin yaratıldığını gösterdi. Kütle açısından bu, sadece 29 pikograma (2,9 × 10 -11 g) karşılık geliyor. Çarpıştırıcı'daki parlaklık, makinelere yapılan düzenli yükseltmeler sayesinde sürekli arttığından, 3. Çalışma, 2. Çalışmanın ürettiğinin neredeyse iki katı altın üretti, ancak üretilen toplam altın miktarı hala bir mücevher parçası yapmak için gereken miktardan trilyonlarca kat daha az. Ortaçağ simyacılarının rüyası teknik olarak gerçek olsa da, zenginlik umutları bir kez daha suya düştü.

ALICE işbirliğinden John Jowett ise şunları söyledi: “Sonuçlar ayrıca, içsel fizik ilgi alanlarının ötesinde, LHC ve gelecekteki çarpıştırıcıların performansında büyük bir sınır oluşturan ışın kayıplarını anlamak ve tahmin etmek için kullanılan elektromanyetik ayrışmanın teorik modellerini de test ediyor ve geliştiriyor.”