นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนตะกั่วเป็นทองอย่างไม่คาดคิด

แม้ว่าปริมาณทองคำที่สร้างขึ้นจะมีจำนวนน้อยมากและมีอยู่เพียงช่วงสั้นๆ มาก แต่การค้นพบนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์สมัยใหม่

แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างทองคำด้วยวิธีการ ทางวิทยาศาสตร์ แต่การขุดเชิงพาณิชย์แทบจะเป็นไปไม่ได้ - รูปภาพ: AI

ตามรายงานของ Space กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากองค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) เพิ่งประกาศการค้นพบที่น่าทึ่ง นั่นคือ การสังเกตปรากฏการณ์ที่อะตอมตะกั่วเปลี่ยนเป็นอะตอมทองคำที่ Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยฟิสิกส์อนุภาคพลังงานสูงที่ใหญ่ที่สุด ในโลก

ผลลัพธ์ไม่ได้มาจากการชนกันโดยตรง ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปในการวิจัยที่ LHC แต่มาจากกลไกใหม่โดยสิ้นเชิง นั่นคือ ปฏิสัมพันธ์ที่เกือบเกิดขึ้นระหว่างนิวเคลียสของอะตอม

เมื่อนิวเคลียสตะกั่วบินผ่านกันด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงโดยไม่ชนกันโดยตรง พวกมันจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังมากเพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์พิเศษได้

“สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสตะกั่วมีความเข้มมาก เนื่องจากนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนมากถึง 82 โปรตอน ด้วยความเร็วสูงมากใน LHC สนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้จะถูกบีบอัดให้อยู่ในรูปของพัลส์โฟตอนสั้นๆ ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้เกิดการสลายตัวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า” แถลงการณ์จากเซิร์นระบุ

ในระหว่างกระบวนการนี้ โฟตอนสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสตะกั่ว ทำให้สูญเสียโปรตอนไปสามตัว และเปลี่ยนเป็นอะตอมทองคำ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการแตกตัวของแม่เหล็กไฟฟ้า และนี่เป็นครั้งแรกที่มีการบันทึกว่านำไปสู่การเกิดทองคำตามธรรมชาติในห้องปฏิบัติการ

ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นจากทีม ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่การทดลองหลักที่ LHC นักวิทยาศาสตร์ใช้ระบบวัดพิเศษที่เรียกว่า zero degree calorimeter (ZDC) เพื่อตรวจจับและนับปฏิกิริยาระหว่างโฟตอนและนิวเคลียสที่หาได้ยากยิ่ง ซึ่งสามารถระบุอะตอมของทองคำ รวมถึงอะตอมอื่นๆ เช่น แทลเลียม ปรอท และตะกั่วได้

“เป็นเรื่องน่าทึ่งที่เครื่องมือของเราสามารถแยกแยะระหว่างการชนกันที่สร้างอนุภาคจำนวนนับพันกับปฏิสัมพันธ์ที่สร้างอนุภาคเพียงไม่กี่อนุภาคได้อย่างชัดเจน ทำให้เราสามารถศึกษาปรากฏการณ์ของ ‘การเล่นแร่แปรธาตุทางแม่เหล็กไฟฟ้า’ ได้อย่างลึกซึ้ง” มาร์โก แวน ลีเวน โฆษกของ ALICE กล่าว

ภายในเครื่องจักรขององค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป - ภาพ: CERN

ในระหว่างการทำงานครั้งที่สองของ LHC (2015–2018) คาดว่ามีการสร้างอะตอมทองคำจำนวน 86 พันล้านอะตอมจากการชนกันระหว่างนิวเคลียสของตะกั่ว อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลของ CERN มวลรวมของทองคำนี้มีเพียงประมาณ 29 พิโกกรัม (2.9 × 10⁻¹¹ กรัม) ซึ่งเล็กกว่าเม็ดฝุ่น และอะตอมเหล่านี้มีอายุสั้นมาก มีเพียงเสี้ยววินาทีก่อนที่จะสลายตัวเป็นอนุภาคพื้นฐานอื่นๆ

ดังนั้นแม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างทองคำด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ แต่การขุดในเชิงพาณิชย์แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิจัยระบุ การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่เป็นสัญลักษณ์เท่านั้น แต่ยังช่วยยืนยันแบบจำลองเชิงทฤษฎีของการสลายตัวของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ LHC และเครื่องเร่งอนุภาครุ่นอนาคตอีกด้วย

ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกลไกการสลายตัวของแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เพียงแต่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานเท่านั้น แต่ยังช่วยคาดการณ์และควบคุมการสูญเสียลำแสง ซึ่งเป็นปัจจัยจำกัดในประสิทธิภาพของเครื่องเร่งความเร็วอีกด้วย

กลับสู่หัวข้อ

มินห์ ไฮ

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