Orta Çağ simyacıları yüzyıllar boyunca kurşunu altına çevirmeyi hayal etti. Bugün ise fizikçiler, kimya ile mümkün olmayan bu dönüşümü parçacık fiziği sayesinde gerçekleştirdi.
İsviçre’deki CERN bünyesinde çalışan bilim insanları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) yapılan deneylerde çok küçük ölçüde altın üretildiğini açıkladı.
ALICE deneyinde, kurşun atomlarının birbirine ışık suratına yakın süratlerde çarpıştırılması sırasında tesadüfen altın çekirdekleri oluştu. Üretilen altının toplam ölçüsü ise sırf 29 trilyonda bir gram olarak hesaplandı.
Kurşun ve altın farklı elementler. Ortalarındaki temel fark, çekirdeklerindeki proton sayısı. Bir kurşun atomunun çekirdeğinde, altın atomuna nazaran tam üç proton daha fazla bulunuyor.
Bu nedenle teorik olarak kurşundan altın elde etmek için, kurşun çekirdeğinden üç proton koparmak gerekiyor.
Protonlar atomun çekirdeğinde yer alıyor. Elektrik yükü taşıdıkları için güçlü bir elektrik alan tarafından çekilip itilebiliyorlar. Fakat çekirdeği bir ortada tutan güçlü nükleer kuvvet son derece güçlü ve kısa menzilli bir tesire sahip.
Bu nedenle protonları çekirdekten sökebilmek için, yıldırım oluşturan alanlardan bile yaklaşık bir milyon kat daha güçlü bir elektrik alan gerekiyor.
KURŞUN ÇEKİRDEKLERİ IŞIK SURATINA YAKLAŞTIRILDI
Bilim insanları bu çok güçlü alanı, LHC’de kurşun çekirdeklerini birbirine ışık suratına çok yakın süratlerde fırlatarak oluşturdu.
Kurşun çekirdekleri tam çarpıştığında çekirdekler büyük ölçüde parçalanıyor. Fakat daha sık yaşanan durum “tam çarpışma” değil, yakın geçiş.
Kurşun çekirdekleri birbirini ıskalayıp çok yakınından geçtiğinde, güçlü nükleer kuvvet devreye girmiyor. Bunun yerine çekirdekler birbirini elektromanyetik kuvvetle etkiliyor.
Bu yakın geçiş sırasında iki çekirdek ortasındaki elektrik alan çok büyüyor. Süratle değişen bu alan, çekirdekleri “titreştirerek” kimi protonların kopmasına neden olabiliyor.
Eğer bir kurşun çekirdeği tam üç proton kaybederse, artık kurşun değil altın çekirdeği haline geliyor.
ALICE deneyinde bilim insanları, oluşan altın çekirdeklerini direkt gözlemleyemiyor. Bunun yerine “sıfır derece kalorimetreleri” (zero-degree calorimeters) ismi verilen dedektörlerle çekirdeklerden kopan protonları sayıyorlar.
Bu prosedürle altın üretimi dolaylı olarak tespit ediliyor.
SANİYEDE 89 BİN ALTIN ÇEKİRDEĞİ
ALICE takımının hesaplamalarına nazaran, kurşun çekirdekleri çarpıştırılırken saniyede yaklaşık 89 bin altın çekirdeği oluşuyor.
Aynı süreçte farklı elementlerin de üretildiği gözlendi:
- Talyum: 1 proton kopunca
- Cıva: 2 proton kopunca
- Altın: 3 proton kopunca
Ortaya çıkan yeni çekirdekler, proton kaybettikleri için LHC içindeki ülkü yörüngelerinde kalamıyor. Bu çekirdekler çok kısa mühlet içinde (mikrosaniyeler içinde) süratle savrulup çarpıştırıcının iç duvarlarına çarpıyor.
Bu durum, ışın demetinin vakitle zayıflamasına yol açtığı için bilim insanları açısından altın üretimi bir “başarıdan” çok, deney sistemi için istenmeyen bir yan tesir olarak görülüyor.
Yine de bu “kazara simya”, parçacık çarpıştırıcılarında neler yaşandığını anlamak açısından kıymetli kabul ediliyor.
Bilim insanları, bu cins süreçlerin anlaşılmasının hem mevcut deneylerin yorumlanması hem de gelecekte kurulabilecek daha büyük çarpıştırıcıların tasarlanması için kritik olduğunu vurguluyor.
Kaynak: Cumhuriyet
Bir yanıt bırakın