วิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนตะกั่วให้เป็นทอง

การทดลอง LHC ไม่ได้ผลิตทองคำเป็นก้อนขนาดใหญ่ แต่บางอนุภาคในลำแสงไอออนตะกั่วสามารถเปลี่ยนเป็นทองคำได้ในเวลาประมาณไมโครวินาที (ภาพถ่าย: Getty)

ความฝันของนักเล่นแร่แปรธาตุในศตวรรษที่ 17 ได้กลายเป็นความจริงโดยนักฟิสิกส์ที่เครื่องเร่งอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) เมื่อพวกเขาเปลี่ยนตะกั่วให้กลายเป็นทอง แม้ว่าจะต้องใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาทีและต้องแลกมาด้วยต้นทุนมหาศาลก็ตาม

กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่องค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) ซึ่งเป็นที่ตั้งของเครื่อง LHC มูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ที่ใช้ชนไอออนตะกั่ว

นักเคมีในสมัยโบราณเคยหวังที่จะเปลี่ยนธาตุตะกั่วซึ่งมีอยู่มากมายให้กลายเป็นทองคำอันหายาก อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างของจำนวนโปรตอนระหว่างสองธาตุ (82 สำหรับตะกั่วและ 79 สำหรับทองคำ) ทำให้ไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการทางเคมีทั่วไป

นักวิจัยที่ CERN ประสบความสำเร็จในการทำเช่นนั้นโดยเล็งลำแสงไอออนตะกั่วไปที่กันและกันด้วยความเร็วเกือบเท่าความเร็วแสง บางครั้งไอออนเหล่านี้จะพุ่งผ่านกันแทนที่จะพุ่งชนกันโดยตรง

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น สนามแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลังที่อยู่รอบ ๆ ไอออนจะสร้างพลังงานพัลส์ กระตุ้นให้นิวเคลียสตะกั่วที่เข้ามายิงโปรตอนออกมาสามตัว และเปลี่ยนเป็นทองคำ

เครื่องตรวจจับ ALICE ที่ CERN (ภาพถ่าย: CERN)

การทดลอง ALICE ของ LHC ได้แยกกรณีของสารกลายพันธุ์เหล่านี้ออกจากเศษซากที่ชนกันขนาดใหญ่ ในการวิเคราะห์ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review เมื่อวันที่ 7 พฤษภาคม ทีมได้คำนวณว่าระหว่างปี 2015 ถึง 2018 การชนกันที่ LHC ก่อให้เกิดนิวเคลียสทองคำจำนวน 86 พันล้านนิวเคลียส ซึ่งเทียบเท่ากับประมาณ 29 ล้านล้านส่วนของกรัม

อะตอมทองคำที่เคลื่อนที่เร็วและไม่เสถียรเหล่านี้ส่วนใหญ่คงอยู่เพียงประมาณ 1 ไมโครวินาทีเท่านั้น ก่อนที่จะกระทบกับอุปกรณ์ทดลองหรือแตกเข้าไปในอนุภาคอื่น

ทองจะถูกสร้างขึ้นทุกครั้งที่ลำแสงตะกั่วชนกันที่ LHC แต่ ALICE เป็นเพียงการทดลองเดียวที่มีการตั้งเครื่องตรวจจับเพื่อตรวจจับกระบวนการนี้

“การวิเคราะห์นี้เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบสัญญาณการผลิตทองคำที่ LHC ในเชิงทดลองและมีการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ” Uliana Dmitrieva นักฟิสิกส์และสมาชิกของกลุ่มร่วมมือ ALICE กล่าว

เจียงหยง เจีย นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยสโตนีบรูคในนิวยอร์ก กล่าวว่า เครื่องเร่งอนุภาค SPS ของ CERN อีกเครื่องหนึ่งได้ตรวจพบว่าตะกั่วเปลี่ยนเป็นทองตั้งแต่ปี 2002 ถึงปี 2004 อย่างไรก็ตาม เจียกล่าวเสริมว่า การทดลองล่าสุดที่ LHC มีพลังงานสูงกว่า มีแนวโน้มที่จะผลิตทองได้มากกว่า และมีการสังเกตการณ์ที่ชัดเจนกว่า

นักวิจัยของ CERN ไม่มีแผนจะผลิตทองคำเป็นงานเสริม แทนที่จะทำเช่นนั้น พวกเขาบอกว่าการเข้าใจที่ดีขึ้นว่าโฟตอนสามารถเปลี่ยนนิวเคลียสได้อย่างไรจะช่วยให้พวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพของ LHC ได้

“การทำความเข้าใจกระบวนการดังกล่าวถือเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมคุณภาพและเสถียรภาพของลำแสงเครื่องเร่งอนุภาค” เจียกล่าว

ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khoa-hoc-thanh-cong-bien-chi-thanh-vang-20250510225039126.htm