นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนตะกั่วเป็นทองได้อย่างไม่คาดคิด

แม้ว่าปริมาณทองคำที่สร้างขึ้นจะมีน้อยมากและมีอยู่เพียงช่วงเวลาสั้นมาก แต่การค้นพบนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์สมัยใหม่

แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างทองคำด้วยวิธีการ ทางวิทยาศาสตร์ แต่การขุดเชิงพาณิชย์แทบจะเป็นไปไม่ได้ - รูปภาพ: AI

ตามรายงานของ Space กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากองค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) เพิ่งประกาศการค้นพบที่น่าทึ่ง นั่นคือ การสังเกตปรากฏการณ์ที่อะตอมของตะกั่วเปลี่ยนเป็นอะตอมของทองคำใน Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยฟิสิกส์ของอนุภาคพลังงานสูงที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ผลลัพธ์ไม่ได้มาจากการชนกันโดยตรง ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปในการวิจัยที่ LHC แต่มาจากกลไกใหม่โดยสิ้นเชิง นั่นคือ ปฏิสัมพันธ์ที่เกือบเกิดขึ้นระหว่างนิวเคลียสของอะตอม

เมื่อนิวเคลียสตะกั่วบินผ่านกันด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงโดยไม่ชนกันโดยตรง พวกมันจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความแรงสูงมากเพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์พิเศษได้

“สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสตะกั่วมีความเข้มข้นมาก เนื่องจากนิวเคลียสมีโปรตอนมากถึง 82 โปรตอน ด้วยความเร็วสูงมากใน LHC สนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้จะถูกบีบอัดให้กลายเป็นพัลส์โฟตอนสั้นๆ เพียงพอที่จะทำให้เกิดการสลายตัวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า” คำแถลงจาก CERN ระบุ

ในระหว่างกระบวนการนี้ โฟตอนสามารถโต้ตอบกับนิวเคลียสนำ ส่งผลให้สูญเสียโปรตอนสามตัว และเปลี่ยนเป็นอะตอมทองคำ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการแตกตัวของแม่เหล็กไฟฟ้า และนี่เป็นครั้งแรกที่ได้รับการบันทึกว่าทำให้เกิดการก่อตัวของทองคำตามธรรมชาติภายใต้สภาวะในห้องทดลอง

ความสำเร็จนี้ได้รับการบันทึกโดยกลุ่มวิจัย ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ซึ่งเป็น 1 ใน 4 การทดลองขนาดใหญ่ที่ LHC นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับและนับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนและนิวเคลียสที่หายากมากโดยใช้ระบบวัดพิเศษที่เรียกว่าเครื่องวัดแคลอรีมิเตอร์ศูนย์องศา (ZDC) จึงสามารถระบุการมีอยู่ของอะตอมทองคำ รวมถึงอะตอมอื่น เช่น แทลเลียม ปรอท และตะกั่วได้

“เป็นเรื่องน่าทึ่งที่เครื่องมือของเราสามารถแยกแยะระหว่างการชนกันที่สร้างอนุภาคนับพันกับปฏิสัมพันธ์ที่สร้างอนุภาคเพียงไม่กี่อนุภาคได้อย่างชัดเจน ช่วยให้เราสามารถศึกษาปรากฏการณ์ของ ‘แร่แปรธาตุทางแม่เหล็กไฟฟ้า’ อย่างละเอียดถี่ถ้วน” มาร์โก แวน ลีเวน โฆษกของ ALICE กล่าว

ภายในเครื่องจักรขององค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป - ภาพ: CERN

ในระหว่างการทำงานระยะที่สองของ LHC (พ.ศ. 2558-2561) คาดว่าอะตอมทองคำประมาณ 86 พันล้านอะตอมก่อตัวจากการชนกันของนิวเคลียสตะกั่ว อย่างไรก็ตาม ตามข้อมูลของ CERN มวลรวมของทองคำปริมาณนี้มีเพียงประมาณ 29 พิโกกรัม (2.9 × 10⁻¹¹ กรัม) ซึ่งเล็กกว่าฝุ่นเพียงเล็กน้อย และอะตอมเหล่านี้มีอยู่ชั่วระยะเวลาสั้นๆ เท่านั้น เพียงเศษเสี้ยววินาทีเท่านั้น ก่อนที่จะสลายตัวเป็นอนุภาคพื้นฐานอื่นๆ

ดังนั้นแม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างทองคำด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ แต่การขุดเชิงพาณิชย์แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิจัยได้กล่าวไว้ การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่เป็นสัญลักษณ์เท่านั้น แต่ยังช่วยยืนยันแบบจำลองทางทฤษฎีของการสลายตัวของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ LHC และเครื่องเร่งอนุภาครุ่นอนาคตอีกด้วย

ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกลไกการสลายตัวของแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เพียงแต่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานเท่านั้น แต่ยังช่วยคาดการณ์และควบคุมการสูญเสียลำแสง ซึ่งเป็นปัจจัยจำกัดในการทำงานของตัวเร่งความเร็วอีกด้วย

กลับสู่หัวข้อ

มินห์ ไฮ

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