Şimşek Hızında Simya: CERN, Kurşunu Altına Dönüştürdü.

Şimşek Hızında Simya: CERN, Kurşunu Altına Dönüştürdü – Sonra Yok Olup Gitmesini İzledi

Kurşundan Altına: CERN’de Modern Bir Simya Başarısı

CERN’deki ALICE deneyinde çalışan bilim insanları, yeni yayınlanan bir çalışmada olağanüstü bir şey gözlemledi: Güçlü Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) içinde kurşunun altına dönüşümü.

Yüzyıllar boyunca simyacılar, kurşunu altına çevirmenin hayalini kurdular. Chrysopoeia olarak bilinen bu antik arayış, her iki metalin de ağır ve benzer özellikler taşıdığı fikrine dayanıyordu. Bugün biliyoruz ki kurşun ve altın tamamen farklı elementler ve hiçbir kimyasal süreç birini diğerine dönüştüremez.

20. yüzyılda nükleer fizik, atomların bir elementten diğerine dönüşebileceğini ortaya çıkardı. Bu, doğal yollarla radyoaktif bozunma ile veya laboratuvarlarda nötronlar veya protonlar gibi yüksek enerjili parçacıklar kullanılarak tetiklenebilir. Altın daha önce de bu şekilde üretilmişti, ancak şimdi ALICE ekibi, yüksek hızlı kurşun atomlarının birbirine çok yaklaşmasıyla gerçekleşen yepyeni bir element dönüşüm yöntemini ölçtü.

Çarpışma Yerine “Yakın Geçiş”: Elektromanyetik Simya

İki kurşun çekirdeği, LHC’de ışık hızının %99,999993’üne yakın bir hızla hareket ederken bazen birbirlerini tam olarak çarpmadan yakından geçerler. Bu “yakın geçişler”, yoğun elektromanyetik kuvvetleri tetikleyerek atom çekirdeklerinin kimliğini değiştirebilen enerji patlamalarına yol açar.

Kurşun çekirdeğinin taşıdığı 82 proton, güçlü bir elektromanyetik alan oluşturur. Çekirdeklerin inanılmaz hızı, bu alan çizgilerini bir “pankek” gibi sıkıştırarak kısa ömürlü bir foton darbesi üretir. Bu süreç, bazen elektromanyetik ayrışma adı verilen bir olaya yol açar: Bir foton, çekirdekle etkileşime girerek iç yapısında titreşimlere neden olur ve küçük sayıda nötron ile protonun fırlatılmasına sebep olur.

Altın elde etmek için (79 protonlu bir çekirdek), bir kurşun çekirdeğinden üç protonun koparılması gerekir.

ALICE sözcüsü Marco Van Leeuwen, “Detektörlerimizin binlerce parçacık üreten kafa kafaya çarpışmaları işlerken, aynı zamanda her seferinde yalnızca birkaç parçacık üreten çarpışmalara da duyarlı olması etkileyici. Bu, elektromanyetik ‘nükleer dönüşüm’ süreçlerini incelememizi sağlıyor” diyor.

Parçacık Çarpışmasında Altın Atomları Saymak

ALICE ekibi, detektörün sıfır derece kalorimetrelerini (ZDC) kullanarak, sırasıyla kurşun, talyum, cıva ve altın üretimiyle ilişkili olan sıfır, bir, iki ve üç proton salınımına yol açan foton-çekirdek etkileşimlerini saydı.

Sonuçlar, LHC’nin ALICE çarpışma noktasında saniyede yaklaşık 89.000 altın çekirdeği ürettiğini gösteriyor. Ancak bu altın çekirdekleri, çok yüksek enerjiyle ortaya çıkıyor ve LHC’nin ışın borusuna veya kollimatörlerine çarparak anında tek protonlara, nötronlara ve diğer parçacıklara ayrılıyor. Yani altın, sadece bir anlığına var oluyor.

Geçici Bir Hazine: Milyarlarca Altın Atomu, Ama Hiçbir Mücevher Değil

ALICE analizine göre, LHC’nin 2. Çalışma Dönemi’nde (2015-2018) dört büyük deneyde yaklaşık 86 milyar altın çekirdeği oluşturuldu. Kütle olarak bu, sadece 29 pikograma (2,9 ×10⁻¹¹ gram) denk geliyor.

LHC’nin parlaklığı düzenli yükseltmelerle artmaya devam ettiği için, 3. Çalışma Dönemi’nde üretilen altın miktarı neredeyse iki katına çıktı. Ancak yine de bir mücevher yapmak için gereken miktarın trilyonlarca kat altında.

Ortaçağ simyacılarının hayali teknik olarak gerçekleşti, ancak zengin olma umutları bir kez daha suya düştü.

Altının Ötesinde: Çarpıştırıcı Fiziğini Geliştirmek

ALICE işbirliğinden Uliana Dmitrieva, “ALICE ZDC’lerinin eşsiz yetenekleri sayesinde bu analiz, LHC’de altın üretiminin deneysel olarak sistematik şekilde tespit edilip incelendiği ilk çalışmadır” diyor.

ALICE işbirliğinden John Jowett ise ekliyor: “Sonuçlar, elektromanyetik ayrışmanın teorik modellerini test ediyor ve geliştiriyor. Bu modeller, temel fizik ilgisinin ötesinde, LHC ve gelecekteki çarpıştırıcıların performansını sınırlayan önemli bir faktör olan ışın kayıplarını anlamak ve tahmin etmek için kullanılıyor.”

Kaynak. SciTechDaily
Haber Veriyoruz