Το όνειρο των αλχημιστών και η σύγχρονη επιστήμη
Οι μεσαιωνικοί αλχημιστές αφιέρωσαν τη ζωή τους στην αναζήτηση του τρόπου μετατροπής του μολύβδου σε χρυσό, βλέποντας στο ευγενές μέταλλο όχι μόνο πλούτο, αλλά και πνευματική τελείωση. Αγνοούσαν, βέβαια, τη θεμελιώδη δομή της ύλης. Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο μόλυβδος και ο χρυσός είναι διαφορετικά χημικά στοιχεία και ότι καμία χημική αντίδραση δεν μπορεί να μετατρέψει το ένα στο άλλο.
Ωστόσο, η σύγχρονη φυσική αποκάλυψε ότι η διαφορά τους βρίσκεται βαθύτερα: στον πυρήνα. Ένα άτομο χρυσού έχει τρία πρωτόνια λιγότερα από ένα άτομο μολύβδου. Θεωρητικά, αν αφαιρεθούν ακριβώς τρία πρωτόνια, η μεταστοιχείωση είναι εφικτή. Και πράγματι, αυτό συνέβη — όχι σε αλχημικό εργαστήριο, αλλά στον πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων της ανθρωπότητας.
Το πείραμα ALICE και η αναπαράσταση της Μεγάλης Έκρηξης
Στον CERN, και συγκεκριμένα στο πείραμα ALICE, φυσικοί συγκρούουν πυρήνες μολύβδου σε ταχύτητες σχεδόν ίσες με την ταχύτητα του φωτός. Στόχος τους δεν είναι ο χρυσός, αλλά η κατανόηση της κατάστασης της ύλης αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν το Σύμπαν ήταν ένα υπέρθερμο πλάσμα στοιχειωδών σωματιδίων.
Σε αυτές τις ακραίες συνθήκες, οι συγκρούσεις παρήγαγαν παρεμπιπτόντως κάτι απρόσμενο: μικροσκοπικές ποσότητες χρυσού. Συνολικά, η ποσότητα που δημιουργήθηκε αντιστοιχεί σε μόλις 29 τρισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου — πρακτικά μηδενική για κάθε πρακτική χρήση, αλλά τεράστιας επιστημονικής σημασίας.
Πώς «αφαιρούνται» τα πρωτόνια από έναν πυρήνα
Τα πρωτόνια συγκρατούνται στον πυρήνα χάρη στην ισχυρή πυρηνική δύναμη, μία από τις πιο ισχυρές δυνάμεις στη φύση. Για να αποσπαστούν, απαιτείται ηλεκτρικό πεδίο εκατομμύρια φορές ισχυρότερο από εκείνο ενός κεραυνού.
Αυτό επιτυγχάνεται όταν δύο πυρήνες μολύβδου περνούν εξαιρετικά κοντά ο ένας από τον άλλον χωρίς να συγκρουστούν κατά μέτωπο. Σε αυτή τη «ξυστή» διέλευση, το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται μεταξύ τους γίνεται στιγμιαία τεράστιο, προκαλώντας δονήσεις στον πυρήνα. Ορισμένες φορές, αυτές οι δονήσεις οδηγούν στην εκτόξευση πρωτονίων. Αν χαθούν ακριβώς τρία, ο μόλυβδος μετατρέπεται σε χρυσό.
Πώς επιβεβαιώνεται η ύπαρξη του χρυσού
Οι ίδιοι οι πυρήνες χρυσού δεν παρατηρούνται άμεσα. Στο ALICE, ειδικοί ανιχνευτές — οι θερμιδομετρητές μηδενικής γωνίας — μετρούν τα πρωτόνια που εκτοξεύονται. Από αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες συμπεραίνουν έμμεσα τη δημιουργία νέων στοιχείων.
Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι παράγονται περίπου 89.000 πυρήνες χρυσού ανά δευτερόλεπτο, μαζί με άλλα στοιχεία όπως θάλλιο και υδράργυρος, που προκύπτουν από την απώλεια ενός ή δύο πρωτονίων αντίστοιχα.
Γιατί ο «χρυσός» είναι πρόβλημα για τους φυσικούς
Μόλις ένας πυρήνας χάσει πρωτόνια, παύει να ακολουθεί την ιδανική τροχιά μέσα στον επιταχυντή και συγκρούεται γρήγορα με τα τοιχώματα. Αυτό μειώνει την ένταση της δέσμης και επηρεάζει τη λειτουργία του επιταχυντή.
Έτσι, για τους επιστήμονες, αυτή η σύγχρονη «αλχημεία» δεν είναι θησαυρός, αλλά μια ανεπιθύμητη παρενέργεια. Παρ’ όλα αυτά, η κατανόησή της είναι κρίσιμη για την ερμηνεία των πειραμάτων και τον σχεδιασμό ακόμη ισχυρότερων επιταχυντών στο μέλλον.
Η μετατροπή μολύβδου σε χρυσό στο CERN δεν δικαιώνει τα όνειρα των αλχημιστών με την έννοια του πλούτου. Αντίθετα, αποδεικνύει πώς η ανθρώπινη γνώση, απαλλαγμένη από μυστικισμό αλλά οπλισμένη με τεχνολογία και μαθηματικά, μπορεί να αγγίξει διεργασίες που κάποτε θεωρούνταν μαγικές. Η αληθινή αξία αυτού του «χρυσού» δεν είναι υλική, αλλά γνωστική: Μας φέρνει πιο κοντά στην κατανόηση της γέννησης και της δομής του Σύμπαντος.
Πηγή: naftemporiki.gr