[ad_1]
قم بالتسجيل للحصول على بريدنا الإلكتروني المجاني لتلقي تحليل حصري على هذا الأسبوع
يحلم الخيميائيون في العصور الوسطى بنقل الرصاص إلى الذهب.
اليوم ، نعلم أن الرصاص والذهب عناصر مختلفة ، ولا يمكن لأي قدر من الكيمياء تحويلها إلى الآخر.
لكن معرفتنا الحديثة تخبرنا بالفرق الأساسي بين ذرة الرصاص وذرة الذهب: تحتوي ذرة الرصاص على ثلاثة بروتونات أخرى. فهل يمكننا إنشاء ذرة ذهبية عن طريق سحب ثلاثة بروتونات من ذرة الرصاص؟
كما اتضح ، نستطيع. لكن الأمر ليس سهلاً.
أثناء تحطيم ذرات الرصاص في بعضها البعض بسرعات عالية للغاية في محاولة لتقليد حالة الكون بعد الانفجار الكبير مباشرة ، أنتج علماء الفيزياء في تجربة أليس في مصادم هادرون الكبير في سويسرا كميات صغيرة من الذهب.
كميات صغيرة للغاية ، في الواقع: ما مجموعه حوالي 29 تريليون من الجرام.
فتح الصورة في المعرض
الرصاص والذهب عناصر مختلفة ، مع اختلاف ثلاثة بروتونات بينهما (جامعة إشبيلية)
كيفية سرقة البروتون
تم العثور على البروتونات في نواة الذرة. كيف يمكن سحبها؟
حسنًا ، يتمتع البروتونات بشحنة كهربائية ، مما يعني أن الحقل الكهربائي يمكنه سحبها أو دفعها. إن وضع نواة ذرية في حقل كهربائي يمكن أن يفعل ذلك.
ومع ذلك ، يتم تجميع النوى معًا بقوة قوية للغاية مع نطاق قصير للغاية ، تُعرف بشكل خيالي باسم القوة النووية القوية. هذا يعني أن الحقل الكهربائي القوي للغاية مطلوب لسحب البروتونات – أقوى حوالي مليون مرة من الحقول الكهربائية التي تخلق براغي البرق في الغلاف الجوي.
كانت الطريقة التي ابتكر بها العلماء هذا الحقل لإطلاق عوارض من نوى الرصاص على بعضهم البعض بسرعات عالية بشكل لا يصدق – تقريبًا سرعة الضوء.
فتح الصورة في المعرض
ابتكر العلماء الذين يعملون على مصادم Hadron الكبير كميات صغيرة من الذهب عن طريق الصدفة (PA Media)
سحر القريب
عندما يكون للنواة الرائدة تصادمًا وجهاً لوجه ، تلعب القوة النووية القوية وينتهي بها الأمر إلى تدميرها بالكامل. ولكن بشكل أكثر شيوعًا ، فإن النوى لها ملكة جمال شبه ، وتؤثر فقط على بعضها البعض عبر القوة الكهرومغناطيسية.
تنخفض قوة الحقل الكهربائي بسرعة كبيرة أثناء الابتعاد عن كائن بشحنة كهربائية (مثل البروتون). ولكن على مسافات قصيرة للغاية ، حتى الشحنة الصغيرة يمكن أن تخلق مجالًا قويًا جدًا.
لذلك عندما تتخلى إحدى النواة التي تقودها إلى آخر ، فإن المجال الكهربائي بينهما ضخم. المجال السريع المتغير بين النواة يجعلها تهتز وأحيانًا يبصقون بعض البروتونات. إذا كان أحدهم يبصق على ثلاثة بروتونات بالضبط ، فقد تحولت نواة الرصاص إلى ذهب.
فتح الصورة في المعرض
رجل يركب دراجته على طول مصادم هادرون الكبير تحت الأرض خلال توقفه في عام 2020 (AFP عبر Getty Images)
عد البروتونات
لذلك إذا كنت قد حولت ذرة رائدة إلى ذهب ، كيف تعرف؟ في تجربة Alice ، يستخدمون أجهزة كاشف خاصة تسمى المسعرات ذات الدرجة الصفراء لحساب البروتونات التي تم تجريدها من النوى الرصاص.
لا يمكنهم مراقبة نوى الذهب بأنفسهم ، لذلك لا يعرفون عنهم بشكل غير مباشر.
يحسب علماء Alice أنه بينما يصطدمون بعوارض من نوى الرصاص ، فإنهم ينتجون حوالي 89000 نوى ذهبية في الثانية. لاحظوا أيضًا إنتاج عناصر أخرى: الثاليوم ، وهو ما تحصل عليه عندما تأخذ بروتونًا واحدًا من الرصاص ، وكذلك ميركوري (بروتونان).
مصدر إزعاج خيميائي
بمجرد أن تتحول نواة الرصاص عن طريق فقدان البروتونات ، لم تعد على المدار المثالي الذي يبقيه متداولًا داخل أنبوب شعاع الفراغ في مصادم هادرون الكبير. في مسألة microseconds سوف تصطدم بالجدران.
هذا التأثير يجعل الحزمة أقل كثافة مع مرور الوقت. لذلك بالنسبة للعلماء ، فإن إنتاج الذهب في المصادم هو في الواقع أكثر من إزعاج أكثر من النعمة.
ومع ذلك ، فإن فهم هذا الخيمياء العرضي أمر ضروري لفهم التجارب – ولتصميم التجارب الأكبر في المستقبل.
أولريك Egede أستاذ الفيزياء في جامعة موناش
تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل المحادثة ويتم إعادة نشرها بموجب ترخيص Creative Commons. اقرأ المقال الأصلي
[ad_2]
المصدر