Physiker am CERN haben erstmals die Umwandlung von Bleikernen in Gold bei Experimenten im Large Hadron Collider (LHC) gemessen. Dieses Phänomen, das bei Kollisionen schwerer Ionen beobachtet wurde, verwirklicht technisch den Traum der mittelalterlichen Alchemisten.
Blei in Gold verwandeln, ja das ist möglich, aber nicht so...
Das ALICE-Experiment hat diese nukleare Transmutation nachgewiesen, indem es die elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen Bleikernen untersuchte, die sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegten. Im Gegensatz zu den unmöglichen chemischen Reaktionen, die von den alten Alchemisten vorgeschlagen wurden, beruht dieser Prozess auf gut etablierten quantenmechanischen Mechanismen.
Ein Phänomen der extremen Kernphysik
Wenn sich zwei Bleikerne streifen, ohne frontal zu kollidieren, interagieren ihre intensiven elektromagnetischen Felder. Diese Wechselwirkung kann bis zu drei Protonen aus einem Kern herausreißen. Da ein Bleikern 82 Protonen enthält und ein Goldkern 79, wird Blei auf diese Weise in Gold umgewandelt.
Der ALICE-Detektor zeichnete bis zu 89.000 dieser Umwandlungen pro Sekunde während der Kollisionen auf. Die so produzierten Goldkerne besitzen eine kolossale Energie und zerfallen leider für diejenigen, die bereits auf Reichtum hofften, fast augenblicklich.
Dieser Prozess, genannt elektromagnetische Dissoziation, ermöglicht auch die Erzeugung von Thallium (bei Verlust eines Protons) oder Quecksilber (Verlust von zwei Protonen).
Eine winzige aber bedeutende Produktion
Zwischen 2015 und 2018 wird geschätzt, dass der LHC etwa 86 Milliarden Goldkerne erzeugt hat, was einer Masse von nur 29 Pikogramm entspricht. Diese Menge, obwohl praktisch vernachlässigbar, stellt einen großen Fortschritt in der Erforschung von Kernreaktionen dar.
Die ZDC-Kalorimeter von ALICE, die für den Nachweis von Teilchen entwickelt wurden, die in sehr kleinem Winkel emittiert werden, ermöglichten diese bahnbrechende Messung. Ihre Präzision eröffnet neue Perspektiven für die Erforschung grundlegender Wechselwirkungen.
Diese Ergebnisse verbessern auch das Verständnis von Strahlverlusten, einem Schlüsselparameter zur Optimierung der Leistung von Teilchenbeschleunigern.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Physical Review C