과학자들은 예상치 못하게 납을 금으로 바꾸다

생성된 금의 양은 매우 적고 존재한 기간도 극히 짧았지만, 이 발견은 현대 핵물리학 연구에 있어서 중요한 진전을 의미합니다.

과학적 방법으로 금을 만드는 것은 가능하지만 상업적 채굴은 거의 불가능합니다. - 사진: AI

Space 에 따르면, 유럽 원자핵 연구 기구(CERN)의 과학자 그룹이 놀라운 발견을 발표했습니다. 그들은 세계 최대의 고에너지 입자 물리학 연구 시설인 대형 강입자 충돌기(LHC)에서 납 원자가 금 원자로 변환되는 현상을 관찰했습니다.

그 결과는 LHC의 일반적인 연구 방법인 정면 충돌에서 나온 것이 아니라 완전히 새로운 메커니즘, 즉 원자핵 사이의 위험천만한 상호 작용을 통해 나왔습니다.

납 핵이 직접 충돌하지 않고 거의 빛의 속도로 서로 지나갈 때, 특수한 핵반응을 일으키기에 충분한 매우 강력한 전자기장이 생성됩니다.

CERN은 성명을 통해 "납 원자핵이 방출하는 전자기장은 매우 강한데, 이는 원자핵이 최대 82개의 양성자를 포함하고 있기 때문입니다. LHC의 초고속 반응에서는 이 전자기장이 짧은 광자 펄스 형태로 압축되어 전자기 붕괴를 일으키기에 충분합니다."라고 밝혔습니다.

이 과정에서 광자는 납 핵과 상호작용하여 양성자 세 개를 잃고 금 원자로 변환됩니다. 이 현상을 전자기 해리라고 하며, 실험실 조건에서 금이 자연적으로 생성된다는 사실이 보고된 것은 이번이 처음입니다.

이 성과는 LHC의 4대 주요 실험 중 하나인 ALICE(대형 이온 충돌기 실험) 팀에서 이루어졌습니다. 과학자들은 영도 열량계(ZDC)라는 특수 측정 시스템을 사용하여 극히 드문 광자-핵 상호작용을 감지하고 측정하여 금 원자뿐 아니라 탈륨, 수은, 납과 같은 다른 원자의 존재를 확인할 수 있었습니다.

ALICE의 대변인인 마르코 반 리우웬은 "우리의 기기가 수천 개의 입자를 생성하는 충돌과 소수의 입자만 생성하는 상호 작용을 명확하게 구분할 수 있다는 것은 놀라운 일이며, 이를 통해 '전자기 연금술'이라는 현상을 심층적으로 연구할 수 있습니다."라고 말했습니다.

유럽 원자핵 연구 기구(CERN)의 기계 내부 - 사진: CERN

LHC의 두 번째 가동(2015~2018년) 동안 납 원자핵 간의 충돌로 약 860억 개의 금 원자가 생성된 것으로 추정됩니다. 그러나 CERN에 따르면, 이 금의 총 질량은 약 29피코그램(2.9 × 10⁻¹¹그램)에 불과하여 먼지 한 알보다 작았고, 이 원자들은 다른 기본 입자로 붕괴되기 전까지 극히 짧은 시간 동안만 지속되었습니다.

따라서 과학적인 방법으로 금을 만드는 것은 가능하지만 상업적 채굴은 거의 불가능합니다.

하지만 연구진에 따르면, 이번 발견은 상징적인 것일 뿐만 아니라 LHC와 차세대 가속기의 성능을 최적화하는 데 중요한 요소인 전자기 붕괴의 이론적 모델을 검증하는 데에도 도움이 된다고 합니다.

전자기 붕괴 메커니즘을 더 잘 이해하는 것은 기본적인 과학적 가치를 가질 뿐만 아니라 가속기 성능을 제한하는 요소인 빔 손실을 예측하고 제어하는 데에도 도움이 됩니다.

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민하이

출처: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-bat-ngo-bien-chi-thanh-vang-20250514100130449.htm