摘要：几个世纪以来，炼金术士一直梦想着把铅变成金子--不是通过魔法，而是通过释放金属本身的某种隐藏的潜能。很显然他们并没有取得成果，但现代科学让他们圆梦了。

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原作：Victoria Corless

翻译：李思绮

编排：赵书晨

后台：李子琦

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金子的数量不至于把你变成亿万富翁，但成果仍然令人震惊。

一个大型红色拱门，下面有复杂的机械装置

图片来源：CERN

几个世纪以来，炼金术士一直梦想着把铅变成金子--不是通过魔法，而是通过释放金属本身的某种隐藏的潜能。很显然他们并没有取得成果，但现代科学让他们圆梦了。

大型强子对撞机（LHC）--世界上最大、能量最高的粒子加速器--的研究人员观测到了铅变金的真实嬗变。但这种嬗变并不自直接的碰撞，相反，它产生于几乎擦肩而过的原子核之间。

建造LHC是为了将粒子加速到接近光速。通过观察这些粒子的碰撞，科学家们可以探索宇宙的最小尺度结构：研究物质的基本构成。

虽然这种正面碰撞已经给研究人员提供了很多重要信息，但对撞机内的粒子大多数相遇都是间接的。在这些 “差点错过你”的相遇中，粒子彼此靠近而不接触，但会产生强烈的电磁场，从而引发意想不到的核反应。

欧洲核研究组织（CERN）的官员在一份声明中写道：”铅核产生的电磁场特别强，因为里面有 82 个质子，而且每个质子都带有一个基本电荷。”

他们补充说：“此外，铅核在LHC中以极高的速度（光速的 99.999993%）移动，导致电磁场线被挤压成薄饼状，横向于运动方向，产生一个短暂的光子脉冲。”

“这种脉冲可以触发一个称为电磁解离的过程：光子与原子核相互作用，引起内部振荡，从而喷射出中子和光子。铅原子通过这一过程失去三个质子就会形成金原子。”

"令人印象深刻的是，我们的探测器既能处理产生数千个粒子的正面碰撞，同时也能观测一次只产生几个粒子的碰撞，从而能够研究电磁'核嬗变'过程。"本次研究背后的团队、大型强子对撞机 ALICE的项目发言人马尔科-范-利乌文（Marco Van Leeuwen）在同一份声明中说道。

这项工作 “首次在实验中系统地探测和分析了大型强子对撞机的金生成特征”，ALICE 合作项目的乌利亚纳-德米特里耶娃（Uliana Dmitrieva）补充说。

研究小组不仅能研究与金的形成有关的质子损耗，还能观测与铅、铊和汞原子的产生有关的质子损耗。这一分析得益于一种名为零度量热计（ZDC）的装置，它通过测量由此产生的辐射来探测和计算光子与原子核相互作用。

研究小组说，大型强子对撞机每秒可从铅与铅对撞中制造多达89,000个金原子核。"欧洲核子研究中心官员在声明中写道："ALICE分析表明，在大型强子对撞机运行2期间（2015-2018年），四个主要实验产生了约860亿个金原子核。

然而，任何希望从中获利的现代炼金术士都可能会失望。这总共只相当于 29 皮克（2.9 ×10-11 克）的材料，而且这些金原子的寿命极短。它们的能量非常高，会立即撞向大型强子对撞机的部件（如光束管或准直器），几乎瞬间就会碎裂成质子、中子和其他粒子。因此，金子的存在时间只有转瞬即逝的几分之一秒。

"这些结果[......]检验并改进了电磁解离的理论模型，除了其内在的物理学意义之外，还用于理解和预测束流损耗，而束流损耗是限制大型强子对撞机和未来对撞机性能的主要因素。” 同样来自 ALICE 合作项目的 John Jowett 总结道。

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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来源：牧夫天文一点号