摘要：在中世纪，炼金术士们追求将铅转化为黄金的梦想，而现代科学通过粒子对撞机实现了这一过程。欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）在2015至2018年间生成了约860亿个黄金核，尽管其数量微不足道，仅相当于几万亿分之一克，且存在时间极短。物理学家通

在中世纪，炼金术士们追求将铅转化为黄金的梦想，而现代科学通过粒子对撞机实现了这一过程。欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）在2015至2018年间生成了约860亿个黄金核，尽管其数量微不足道，仅相当于几万亿分之一克，且存在时间极短。物理学家通过ALICE探测器的零度量能计测量黄金的生成，利用铅核之间的相互作用，产生光子并扰动其内部结构，从而形成黄金及其他元素。尽管黄金的产量极小，达到每秒约89,000个核，科学家们的研究揭示了粒子在极端条件下的行为，超越了古代炼金术士的想象。这项成果已发表于《物理评论C》期刊。

在中世纪，人们对将普通铅转化为纯净闪亮的黄金的想法充满了浓厚的兴趣。这种对炼金术的追求或许更应通过粒子对撞机的构建来实现。最近的研究表明，欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）在2015至2018年的第二个运行阶段中，从高速铅核中生成了大约860亿个黄金核。然而，这一黄金的数量微不足道，仅相当于几万亿分之一克，并且存在的时间仅为瞬息之间。

尤其值得注意的是，物理学家测量黄金生产的方法。他们通过计算参与铅相互作用的质子和中子，利用ALICE（大型离子对撞机实验）探测器的零度量能计（ZDC）来完成这一过程。CERN的ALICE合作组成员、物理学家乌莉安娜·德米特里耶娃表示：“多亏了ALICE ZDC的独特能力，本次分析首次系统地实验性地检测和分析了LHC中黄金生产的特征。”

在元素周期表上，铅和黄金仅相隔几个元素，黄金含有79个质子，而铅则有82个。这种接近性意味着通过从铅原子中去除几个质子（以及一些中子），理论上可以创造出一个黄金原子。然而，这一过程远非简单，必须依赖能够将粒子加速到极高能量的粒子对撞机。ALICE合作组现在量化的黄金生产并非来自铅核之间的直接碰撞，而是发生在大型强子对撞机中以99.999993%的光速进行的近距离接触。

在如此极端的速度下，铅核改变了垂直于其路径的电磁场，当两个铅核接近时，会产生一脉冲光子。这种光子相互作用可以扰动铅核的内部结构，导致中子和质子的弹射。除了黄金，这一过程还可以产生其他元素，如铊和汞。ALICE ZDC通过计算带有不同质子数量的游离中子，从而在大型强子对撞机的同一运行中量化黄金、铊和汞的生成。

尽管铊和汞的产生量较大，但在ALICE碰撞点附近的铅-铅碰撞中，黄金的生产率达到了每秒约89,000个核。在粒子加速器的第二轮运行中，仅产生了29皮克克（万亿分之一克）的黄金，这一数量相当于细菌的规模。新形成的黄金核很快与对撞机的壁面发生碰撞，几乎立即解体为质子、中子和电子。

尽管中世纪的炼金术士们可能会感到失望，但这些科学成就确实令人着迷。科学家们能够以接近光速推动原子，并分析这些原子所经历的转变。这一能力超出了过去炼金术士们的想象。“看到我们的探测器能够处理产生数千个粒子的正面碰撞，真是令人印象深刻，”来自乌特勒支大学的粒子物理学家马尔科·范·李温说，他也是ALICE合作组的发言人。“它们的灵敏度足够高，能够检测到仅生成少数粒子的碰撞，从而允许对稀有电磁‘核转变’过程的研究。”这项研究的发现已发表于《物理评论C》期刊。

来源：永不落的红黑心