摘要：中世纪炼金术士的梦想，终于在现代物理学的实验室里实现了。用铅做成黄金，这个历史悠久的梦想，现在通过CERN的大型强子对撞机（LHC）被“验证”了一遍。但从实际意义上讲，情况比你想象的复杂得多。

中世纪炼金术士的梦想，终于在现代物理学的实验室里实现了。用铅做成黄金，这个历史悠久的梦想，现在通过CERN的大型强子对撞机（LHC）被“验证”了一遍。但从实际意义上讲，情况比你想象的复杂得多。

ALICE实验，正是这一历史性“转化”的见证者。其核心实验原理，看似简单，实则充满挑战。铅核相互碰撞，产生的电磁场足够强大，通过光子-核相互作用，触发了一连串的过程。电磁解离发生后，铅核失去了三个质子，最终生成了含79个质子的金核。至此，铅的转化为金的过程，借由高能物理的力量完成。

然而，实验中的金，和你理解中的黄金相去甚远。每秒钟，LHC上大约能产生89,000个金核，但这其中的量级，远远达不到实际应用的需求。更准确地说，LHC在2015到2018年之间，共生成了86亿个金核，总质量仅为29皮克克拉。为了制造一根金项链，这个数量几乎不值一提。即便如此，这样的实验仍然具有不可忽视的意义。

这种转化的发生，并不是靠化学反应完成的，而是借助高能物理中的电磁解离过程。铅核通过近碰撞，生成的短暂光子和强电磁场交互，触发了核内结构的变化。用我们通俗的话说，铅被“抛光”了一下，质子被拿走，剩下的就是金。就算是这样，这个转化过程的细节也是极其复杂的。每一次碰撞、每一次光子-核的相互作用，都涉及大量的计算与测量。

但光是产生金核，显然不够。想象一下，金核从碰撞中生成后，飞速而去，瞬间撞击到LHC的管道或准直器，几乎立刻解体，转化为质子、中子等其他粒子。这意味着，金的存在是短暂的，几乎没有留给我们“观赏”的机会。它们不过是极其微小的物质颗粒，消失在一秒钟的时间里。

那么，为什么还要做这个实验呢？因为它不仅仅是一个“转化”问题。这背后，涉及到电磁解离理论的验证，也关系到LHC的性能优化。通过精确的探测，ALICE团队能够把这种短暂的核转化过程与其他粒子的产生联系起来。通过对这些微弱信号的分析，科学家们能更好地理解粒子碰撞后的反应机制，进一步提升对撞机的效率。

这个实验中的技术，最令人印象深刻的，正是ALICE实验所用的零度能量计（ZDC）。通过ZDC，科学家可以精确测量每次光子-核交互的细节，分析质子和中子的排放数量，从而精确计算出金核的产生过程。这一技术的突破，不仅仅让我们看到了“炼金术”的影像，更为今后的粒子碰撞实验提供了新的实验手段和理论框架。

在未来，随着LHC的进一步升级，金的生产量可能会增加，尽管它依然无法满足任何实际应用，但其背后所蕴藏的科学探索，已远远超越了“金”的存在意义。因为真正的财富，或许并非那些微小的金颗粒，而是那背后无穷的科学奥秘。

来源：老胡科学一点号