Modern Dönemde Simya: CERN, Kurşunu Altına Dönüştürdü!

Kurşundan Altına: CERN’de Modern Bir Simya Başarısı

Physical Review Journals’da yayınlanan yeni bir rapora göre, CERN’in ALICE deneyinden bilim insanları, güçlü Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) içinde kurşunun altına dönüştüğünü tespit etti.

Binlerce yıl boyunca simyacılar kurşunu altına dönüştürmeyi hayal ettiler. Chrysopoeia olarak bilinen bu eski arayış, her iki metalin de ağır olduğu ve benzer niteliklere sahip olduğu varsayımına dayanıyordu. Elbette artık kurşun ve altının tamamen farklı elementler olduğunu ve hiçbir kimyasal mekanizmanın birini diğerine dönüştüremeyeceğini biliyoruz.

Fizikten Güç Alan Yeni Bir Simya Türü

Nükleer fizik, yirminci yüzyılda atomların bir elementten diğerine geçebileceğini göstermiştir. Bu, radyoaktif bozunma yoluyla doğal olarak gerçekleşebilir ya da nötronlar veya protonlar gibi yüksek enerjili parçacıklarla laboratuarlarda indüklenebilir. Altın daha önce bu şekilde yaratılmıştı, ancak ALICE ekibi tamamen yeni bir tür element değiştirme sihri keşfetti – bu kez yüksek hızlı kurşun atomları arasındaki yakın ıskalamaları kullanıyor.

En Güncel Yazılarımıza Buradan Ulaşabilirsiniz;

• Lazerle Uyarılmış Toryum: Karanlık Madde İzleri
• Karanlık Maddenin Yeni Adayı: Süperiletkenlikteki Yenilikler
• 3 Cisim Problemi Sandığımız Kadar Kaotik Değil mi?

İki kurşun çekirdek LHC’den neredeyse ışık hızında geçerken, zaman zaman birbirlerini ıskalarlar. Doğrudan çarpışmak yerine, güçlü elektromanyetik kuvvetler oluşturacak kadar yaklaşırlar. Bu etkileşimler, kurşunu altına dönüştürmek gibi atom çekirdeklerinin kimliğini değiştiren enerji patlamaları üretebilir.

Foton Patlamaları ve Nükleer Değişimler

Bir kurşun çekirdeğinin yaydığı elektromanyetik alan son derece yoğundur çünkü çekirdek, her biri bir temel yüke sahip 82 proton içerir. Ayrıca, kurşun çekirdeklerin LHC’de hareket ettiği olağanüstü yüksek hız (ışık hızının %99,999993’üne eşdeğer), elektromanyetik alan çizgilerinin hareket yönünün tersine ince bir krep şeklinde sıkıştırılmasına ve kısa bir foton atımına neden olur. Bu durum sıklıkla elektromanyetik ayrışma olarak bilinen ve bir çekirdekle etkileşime giren bir fotonun çekirdeğin iç yapısında salınımlara neden olarak az sayıda nötron ve protonun fırlatılmasıyla sonuçlanan bir süreci başlatır. Altın (79 protonlu bir çekirdek) yapmak için, LHC ışınları kullanılarak bir kurşun çekirdeğinden üç proton çıkarılmalıdır.

ALICE sözcüsü Marco Van Leeuwen, “Dedektörlerimizin binlerce parçacık üreten kafa kafaya çarpışmaları idare edebildiğini, aynı zamanda bir seferde sadece birkaç parçacığın üretildiği çarpışmalara duyarlı olduğunu ve elektromanyetik ‘nükleer dönüşüm’ süreçlerinin incelenmesine olanak sağladığını görmek etkileyici” dedi.

Parçacık Parçalamada Altın Atomlarını Saymak

Dedektörün sıfır derece kalorimetrelerini (ZDC) kullanarak, kurşun, talyum, cıva ve altın sentezine karşılık gelen en az bir nötronun eşlik ettiği sıfır, bir, iki veya üç proton emisyonuyla sonuçlanan foton-çekirdek etkileşimlerinin sayısını saydılar. Talyum veya cıva oluşumundan daha az yaygın olmakla birlikte, sonuçlar LHC’nin ALICE çarpışma noktasındaki kurşun-kurşun çarpışmalarından saniyede yaklaşık 89.000 çekirdeklik maksimum bir oranda altın oluşturduğunu göstermektedir. Altın çekirdekler çarpışmadan muazzam bir enerjiyle çıkar ve LHC ışın borusuna veya kolimatörlere aşağı yönde çeşitli konumlarda çarpar ve burada derhal tek protonlara, nötronlara ve diğer parçacıklara ayrılırlar. Altın sadece saniyenin çok küçük bir kısmı boyunca hayatta kalır.

ALICE dedektörünün resmi/ Kredi: CERN

Geçici Bir Hazine: Milyar Altın Atomu, Ama Mücevher Yok

ALICE analizine göre, LHC’nin 2. Çalışması sırasında (2015-2018), dört ana deneyde yaklaşık 86 milyar altın çekirdek üretilmiştir. Kütle 29 pikogramdır (2,9 ×10-11 g). LHC’deki parlaklık makine modifikasyonları nedeniyle sürekli arttığından, Run 3, Run 2’den yaklaşık iki kat daha fazla altın yarattı, ancak toplam bir mücevher parçası yapmak için gerekli olandan milyarlarca kat daha az kaldı. Ortaçağ simyacılarının amacı teorik olarak gerçekleşmiş olsa da, zenginlik hayalleri bir kez daha paramparça oldu.

Altının Ötesinde: Çarpıştırıcı Fiziğinin İyileştirilmesi

ALICE işbirliğinden Uliana Dmitrieva, “ALICE ZDC’lerin benzersiz yetenekleri sayesinde, bu analiz LHC’de altın üretiminin imzasını deneysel olarak sistematik bir şekilde tespit ve analiz eden ilk analizdir” diye açıklıyor. ALICE işbirliğinde yer alan John Jowett ise “Sonuçlar aynı zamanda elektromanyetik ayrışmanın teorik modellerini de test ediyor ve geliştiriyor; bu modeller, fiziğe olan ilgilerinin ötesinde, LHC’nin ve gelecekteki çarpıştırıcıların performansı üzerinde önemli bir sınır olan ışın kayıplarını anlamak ve tahmin etmek için kullanılıyor” diyor.