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原作：Victoria Corless

翻譯：李思綺

編排：趙書晨

后臺：李子琦

https://www.space.com/astronomy/modern-day-alchemy-scientists-turn-lead-into-gold-at-the-large-hadron-collider

金子的數量不至于把你變成億萬富翁，但成果仍然令人震驚。

一個大型紅色拱門，下面有復雜的機械裝置

圖片來源：CERN

幾個世紀以來，煉金術士一直夢想著把鉛變成金子--不是通過魔法，而是通過釋放金屬本身的某種隱藏的潛能。很顯然他們并沒有取得成果，但現代科學讓他們圓夢了。

大型強子對撞機（LHC）--世界上最大、能量最高的粒子加速器--的研究人員觀測到了鉛變金的真實嬗變。但這種嬗變并不自直接的碰撞，相反，它產生于幾乎擦肩而過的原子核之間。

建造LHC是為了將粒子加速到接近光速。通過觀察這些粒子的碰撞，科學家們可以探索宇宙的最小尺度結構：研究物質的基本構成。

雖然這種正面碰撞已經給研究人員提供了很多重要信息，但對撞機內的粒子大多數相遇都是間接的。在這些 “差點錯過你”的相遇中，粒子彼此靠近而不接觸，但會產生強烈的電磁場，從而引發意想不到的核反應。

歐洲核研究組織（CERN）的官員在一份聲明中寫道：”鉛核產生的電磁場特別強，因為里面有 82 個質子，而且每個質子都帶有一個基本電荷?！?/p>

他們補充說：“此外，鉛核在LHC中以極高的速度（光速的 99.999993%）移動，導致電磁場線被擠壓成薄餅狀，橫向于運動方向，產生一個短暫的光子脈沖?！?/p>

“這種脈沖可以觸發一個稱為電磁解離的過程：光子與原子核相互作用，引起內部振蕩，從而噴射出中子和光子。鉛原子通過這一過程失去三個質子就會形成金原子。”

"令人印象深刻的是，我們的探測器既能處理產生數千個粒子的正面碰撞，同時也能觀測一次只產生幾個粒子的碰撞，從而能夠研究電磁'核嬗變'過程。"本次研究背后的團隊、大型強子對撞機 ALICE的項目發言人馬爾科-范-利烏文（Marco Van Leeuwen）在同一份聲明中說道。

這項工作 “首次在實驗中系統地探測和分析了大型強子對撞機的金生成特征”，ALICE 合作項目的烏利亞納-德米特里耶娃（Uliana Dmitrieva）補充說。

研究小組不僅能研究與金的形成有關的質子損耗，還能觀測與鉛、鉈和汞原子的產生有關的質子損耗。這一分析得益于一種名為零度量熱計（ZDC）的裝置，它通過測量由此產生的輻射來探測和計算光子與原子核相互作用。

研究小組說，大型強子對撞機每秒可從鉛與鉛對撞中制造多達89,000個金原子核。"歐洲核子研究中心官員在聲明中寫道："ALICE分析表明，在大型強子對撞機運行2期間（2015-2018年），四個主要實驗產生了約860億個金原子核。

然而，任何希望從中獲利的現代煉金術士都可能會失望。這總共只相當于 29 皮克（2.9 ×10-11 克）的材料，而且這些金原子的壽命極短。它們的能量非常高，會立即撞向大型強子對撞機的部件（如光束管或準直器），幾乎瞬間就會碎裂成質子、中子和其他粒子。因此，金子的存在時間只有轉瞬即逝的幾分之一秒。

"這些結果[......]檢驗并改進了電磁解離的理論模型，除了其內在的物理學意義之外，還用于理解和預測束流損耗，而束流損耗是限制大型強子對撞機和未來對撞機性能的主要因素。” 同樣來自 ALICE 合作項目的 John Jowett 總結道。

責任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

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圖源： Andrea Iorio, Vikas Chander & ShaRA Team

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