Yüzyıllar boyunca simyacılar sıradan metalleri altına dönüştürmenin hayalini kurdu. Bilim ise bu hayali tarihe gömüp başka soruların peşinden gitti. Ancak CERN’de yürütülen son deneyler, bu eski rüyaya yeniden hayat verdi. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda gerçekleştirilen yüksek enerjili kurşun çarpışmaları sırasında, kurşun atomlarının altına dönüştüğü tespit edildi.

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) işbirliği ekibi tarafından yapılan araştırmada, 2015-2018 yılları arasında gerçekleştirilen ikinci çalıştırma döneminde yaklaşık 86 milyar altın çekirdeği üretildi. Üçüncü çalıştırma döneminde ise bu sayının neredeyse iki katına ulaşıldı.

Bu aslında çok fazla altın değil - bir gramın sadece trilyonda biri. Çok uzun da sürmüyor - sadece bir saniyenin kesri kadar.

Dönüşüm sürecinde kurşun çekirdekleri, ışık hızının %99.999993’üne ulaşan bir hızla hareket ediyor. Bu hızda 82 protonlu kurşun çekirdeği, çarpıştırıcıdaki elektromanyetik alanı düzleştirerek foton atımları oluşturuyor. İki kurşun çekirdeği birbirine yeterince yakın geçtiğinde, fotonlarla etkileşim sonucu çekirdek yapısı sarsılıyor ve nötronlar ile protonlar dışarı fırlatılıyor.

Araştırmacılar, ALICE dedektörünün Sıfır Derece Kalorimetre (ZDC) sistemini kullanarak, bir, iki veya üç protonun kopmasıyla oluşan nötronları sayabildi. Bu sayede talyum, cıva ve altın elementlerinin üretimini nicel olarak ölçmeyi başardı.

Periyodik tabloda kurşun ve altın arasında sadece birkaç boşluk bulunuyor. Altın 79 protona sahipken, kurşun 82 protona sahip. Dolayısıyla bir kurşun atomundan birkaç proton (ve bazı nötronlar) koparıldığında, geriye bir altın atomu kalıyor.

ALICE sözcüsü Marco van Leeuwen, süreçle ilgili şu açıklamayı yaptı:

“Dedektörlerimizin binlerce parçacık üreten tam cepheden çarpışmaları işleyebilmesi ve aynı zamanda sadece birkaç parçacığın üretildiği çarpışmalara duyarlı olması, nadir elektromanyetik ‘nükleer transmutasyon’ süreçlerinin incelenmesini mümkün kılıyor.”

Ancak üretilen altın miktarı oldukça küçük. İkinci çalıştırma döneminde elde edilen toplam altın miktarı sadece 29 pikogram (trilyon gramın bir bölümü) olarak ölçüldü. Bu miktar bakterilerin ölçüldüğü ölçekte bir değer. Üstelik yüksek hızlı altın çekirdekleri, oluşur oluşmaz çarpıştırıcının duvarlarına çarparak proton, nötron ve elektronlardan oluşan bir yağmura dönüşüyor.

ALICE ekibinden Uliana Dmitrieva, “ALICE ZDC’lerin benzersiz yetenekleri sayesinde, bu analiz LHC’de altın üretiminin imzasını sistematik olarak tespit eden ve inceleyen ilk çalışma oldu” dedi.

Çalışmanın detayları Physical Review C dergisinde yayımlandı. Yeni araştırma henüz bebek adımları olsa da, elementlerin nasıl oluştuğunu ve elektromanyetik alanların atom çekirdeklerini nasıl manipüle edebildiğini anlamak açısından büyük önem taşıyor.

Elde edilen sonuçlar sadece tarihî bir başarı değil, aynı zamanda parçacık hızlandırıcılarının gelecekteki performansı için de önemli ipuçları sunuyor.

ALICE ekibinden John Jowett, “Sonuçlar aynı zamanda elektromanyetik ayrışmanın teorik modellerini de test edip geliştiriyor; bu modeller, fiziğe özgü ilgilerinin ötesinde, LHC'nin ve gelecekteki çarpıştırıcıların performansı üzerinde önemli bir sınır olan ışın kayıplarını anlamak ve tahmin etmek için kullanılıyor” diyor.

Kaynak: Gazete Oksijen, Donanım Haber, Fizikist ve Kayıp Rıhtım