CERN’de modern simya: Kurşun altına dönüştü

İnsanlık tarihinin en eski hayallerinden biri, nihayet çağdaş bilim sayesinde gerçek oldu. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) yer alan dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), yüksek güçlü çarpışmalar sırasında kurşunu altına dönüştürmeyi başardı. Orta Çağ simyacılarının hayalini kurduğu “hrisopoeia ” – yani sıradan metalleri altına çevirme – bugün fizikî olarak mümkün hale geldi, fakat sadece atom altı seviyede ve son derece kısa bir müddetliğine.

Kurşundan altına dönüşüm

ALICE deney kümesinin yürüttüğü araştırmada, kurşun iyonlarının neredeyse ışık suratında çarpıştırılmasıyla ortaya çıkan harika elektromanyetik alanlar, ender bir nükleer dönüşüme yol açtı. Bu süreçte ortaya çıkan sanal fotonlar, kurşun çekirdeklerinden protonların kopmasına neden oldu. Kurşun (82 proton) çekirdeği üç proton kaybettiğinde, altın (79 proton) haline geliyor. İşte bu ekstrem ortamda doğrudan altın oluşumu gözlemlendi.

Araştırmacılar, ALICE Sıfır Derece Kalorimetresi (ZDC) sistemleriyle çarpışmaların kalıntılarını tahlil ederek altın atom çekirdeklerinin oluşumunu belirledi. LHC’deki kurşun-kurşun çarpışmaları sırasında saniyede yaklaşık 89 bin altın çekirdeği oluştuğu tespit edildi. Fakat bu altınların ömrü sırf bir anlık, saniyenin çok küçük bir kısmı kadar: Bu atom altı parçacıklar, çok kısa müddette hızlandırıcının altyapısıyla çarpışarak yok oluyor.

ALICE grubundan Uliana Dmitrieva, “ALICE ZDC’lerinin eşsiz yetenekleri sayesinde, bu tahlil LHC’de altın üretiminin imzasını deneysel olarak sistematik bir biçimde tespit ve tahlil eden birinci çalışmadır” dedi.

Ticari bir pahası yok

ALICE tahlili, 2015–2018 yılları ortasındaki LHC Run 2 devrinde toplamda yaklaşık 86 milyar altın çekirdeği üretildiğini ortaya koyuyor. Ama bu devasa sayı bile yalnızca 29 pikogramlık (yani 2.9 × 10⁻¹¹ gram) bir kütleye denk geliyor. Yani altın üretimi şimdilik sadece bilimsel bir şov niteliğinde; ekonomik ya da ticari bir değeri yok.

Elde edilen sonuçlar yalnızca tarihî bir muvaffakiyet değil, tıpkı vakitte parçacık hızlandırıcılarının gelecekteki performansı için de değerli ipuçları sunuyor. ALICE takımından John Jowett, “Sonuçlar birebir vakitte elektromanyetik ayrışmanın teorik modellerini de test edip geliştiriyor; bu modeller, fiziğe mahsus ilgilerinin ötesinde, LHC’nin ve gelecekteki çarpıştırıcıların performansı üzerinde değerli bir hudut olan ışın kayıplarını anlamak ve kestirim etmek için kullanılıyor.” diyor.