中世纪的炼金术士熬白了头发,烧穿了一炉又一炉的坩埚,也没能把一块铅真的变成金子。他们赌上身家性命,坚信只要找到那味神秘的"哲人石",贱金属就能点石成金。
几百年过去,这份执念居然真被人做到了——欧洲核子研究中心的科学家,硬生生把铅变成了黄金。可这批金子有多少呢?连打一枚戒指的零头都凑不齐,而且每一粒金子的命,还不到一秒钟。
![]()
你没听错。欧洲核子研究中心宣布,它那台大型强子对撞机能把铅变成金,这恰恰是中世纪炼金术士们做梦都想摸到的圣杯。这是继希格斯玻色子,也就是大家熟知的"上帝粒子"之后又一次重量级的发现。
上帝粒子当年轰动整个物理学界,因为它解释了物质为什么会有质量;而这一次,科学家们通过一种全新的机制,观测到了铅到金的真实嬗变,靠的是原子核之间擦肩而过的"擦边"相互作用。只是这些金原子每一颗都只有一个原子核那么大,还没等你看清,就在对撞机里被撞得粉碎。
![]()
这项研究由核子研究中心的ALICE实验团队完成,成果发表在《物理评论》期刊上。在这台机器的第二轮运行里,科学家们让铅原子以接近光速的速度对撞,那速度高到什么程度?是光速的百分之九十九点九九往上,几乎就是光本身。
就在这一次次惨烈的碰撞中,大约八百六十亿个金原子核被造了出来。ALICE团队的一位科学家这样评价:探测器既能扛住正面对撞时喷出的成千上万个粒子,又能敏锐地捕捉到那种只蹦出寥寥几个粒子的碰撞,这份本事,才让研究电磁核嬗变的过程成为可能。
你想想,同一台设备,既要顶得住暴风骤雨,又要听得见针掉在地上的声音,这难度可想而知。
![]()
搞清楚了这实验有多重要,我们再回头看看它到底是怎么做到的。核子研究中心早在快二十年前开动这台机器、研究基本粒子和基本作用力时,就顺手撞见了这个"炼金"的支线任务。
粒子,是我们已知的构成整个宇宙的最小积木;而自然界只有四种力,决定着万物如何运转,分别是引力、电磁力,还有弱核力和强核力。
整个世界,说到底就是这几块积木、这几股力在来回折腾。第二轮运行造出来的黄金,总量是多少?二十九皮克。一皮克有多重?是一克的一万亿分之一。换句话说,这点金子你拿放大镜都找不着,更别提称重了。
![]()
到了后来的第三轮运行,产量差不多翻了一倍。原因也不玄乎:碰撞能量更高了,探测器性能更好了,采集到的数据也更多了。可就算翻了一倍,这点产量还是比打一件首饰所需的分量少上万亿倍。你要真指望靠它发家致富,那还不如去金店门口蹲着捡碎屑,好歹碎屑还看得见摸得着。
![]()
真正在里头干活的,是一种叫"零度量能器"的设备。它专门盯着光子和原子核的相互作用,一个一个地数:这些碰撞里到底飞出了零个、一个、两个还是三个质子,外加至少一个中子。铅、铊、汞、金这几样东西的生成,都和它脱不了干系。
这里头有个门道:铅和金在元素周期表上离得特别近,金有七十九个质子,只比铅少三个。这就意味着,在强大的粒子加速器里对撞,只要从铅原子核上剥掉三个质子、再带走几个中子,金子就出来了。听起来是不是像撕掉一张纸的三个角?物理层面,还真差不多是这个意思。
![]()
道理听着简单,可它偏偏比造出铊或者汞要难得多,出现的频率也低得多。核子研究中心说,眼下这台机器在ALICE的碰撞点上,靠铅和铅的对撞,每秒最多能产出接近九万个金原子核。
![]()
这些金原子核带着极高的能量从碰撞点冲出来,一头撞上对撞机的束流管或者准直器。准直器是干嘛的?
就是那种给光束或射线塑形、把它们收窄或限速的装置。金原子核一撞上去,当场就碎成单个的质子、中子和别的碎片。就这么点工夫,金子只以完整形态存在了极小极小的一瞬。它诞生的那一刻,几乎也就是它消亡的那一刻,中间不留半点喘息。
![]()
除了把铅变成金这件最吸引眼球的事,这项研究还给超外围碰撞的物理机制提供了关键线索,同时改进了预测粒子加速器里能量损耗的模型。别小看这一条,将来要设计更强大的机器,这恰恰是绕不开的一环。
说白了,炼金只是个副产品,真正值钱的,是这套摸清粒子脾气、算准能量去向的本事。外行看的是"点铅成金"的热闹,内行盯的是这背后一整套能推着基础科学往前走的硬功夫。
![]()
聊到这儿,其实有个更冷的道理值得琢磨。黄金几千年来被人当成硬通货,凭的从来不是它的原子有多特殊,而是它在地壳里稀罕、谁也没法凭空变出来。如今实验室里真能"变"出金子了,结果呢?
造出来的量小到可以忽略,成本高到没边,还转瞬即逝。这恰恰从反面把一件事说透了:黄金的价值不在化学式里,而在"稀缺"和"人心共识"这几个字里头。想靠一项技术抄近道去薅它的羊毛,门儿都没有——你能造,可你造不出"多",也造不出"久"。
![]()
若是普通人站在那台造价惊人的机器面前,看着屏幕上跳出"每秒八九万个金原子",大概会下意识地心跳加速一下。
可等你把账算明白,那点金子攒一辈子还不够塞牙缝,那点激动也就凉透了。炼金术士们熬了几百年想要的东西,如今在一根冰冷的金属管壁上生出来,又在不到一秒里散成齑粉。从头到尾,没有一个人真正看见它闪过一次光。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.