点铅成金：欧洲核子研究中心（CERN）的真实炼金术
Picture of the ALICE detector, Image Credit: CERN 当相对论物理实现了古老的炼金梦想 在日内瓦附近欧洲核子研究中心（CERN）庞大建筑群的静谧走廊中，一个曾经令中世纪炼金术士痴迷的追求找到了现代科学的实现。使用ALICE（大型离子对撞实验）探测器的物理学家们已观测到铅向黄金的转变。然而，这种嬗变并非源于神秘的咒语，而是量子力学与相对论物理学的相互作用，当铅原子核被加速到光速的99.999993%时，它们经历近距离碰撞。 ALICE合作团队最近在《物理评论期刊》上发表了他们的发现，对这一发生在大型强子对撞机27公里环形隧道内的非凡现象进行了定量研究。他们的研究超越了科学好奇心的范畴，为爱因斯坦的标志性方程E=mc²提供了深刻的演示，展示了物质在极端条件下的转变。”令人印象深刻的是，我们的探测器既能处理产生数千个粒子的正面碰撞，同时也能敏感地探测到每次只产生少数粒子的碰撞，”ALICE发言人马可·范·莱文（Marco Van Leeuwen）解释道。”这使得电磁核嬗变过程的研究成为可能。” 这种转变是电磁离解的结果。当含有82个质子的铅原子核以相对论速度勉强避免直接撞击时，它们产生令人难以置信的强烈电磁场。这些电磁场被压缩成超薄的煎饼状波，产生足够强大的光子脉冲，能够从铅原子核中弹出三个质子，将其转变为含有79个质子的黄金。 利用零度量能器，ALICE团队以卓越的精度测量了这些相互作用。他们的数据表明，在一秒钟的运行期间，大约有89,000个金原子核在ALICE碰撞点形成。这些新形成的金原子核在其嬗变状态下仅存在几分之一秒，然后在与加速器基础设施接触时分解为亚原子粒子。 This illustration depicts the remarkable phenomenon of ultra-peripheral collision at the LHC, where two lead ion beams (208Pb) streak past each other in a near miss rather than direct impact. During this electromagnetic dissociation process, high-energy photons interact with the […]
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