Αιώνες πριν, οι αλχημιστές ονειρεύονταν να μετατρέψουν τον μόλυβδο σε χρυσό. Σήμερα γνωρίζουμε ότι αυτό δεν γίνεται με χημεία. Ο χρυσός και ο μόλυβδος είναι διαφορετικά στοιχεία, με διαφορετικό αριθμό πρωτονίων στους πυρήνες τους. Όμως η σύγχρονη φυσική επιβεβαιώνει, ότι ο μόνος λόγος που διαφέρουν, είναι ότι ο πυρήνας του μολύβδου έχει τρία πρωτόνια παραπάνω. Άρα, θεωρητικά, αν αφαιρέσεις τρία πρωτόνια από έναν πυρήνα μολύβδου, έχεις έναν πυρήνα χρυσού.
Και αυτό ακριβώς πέτυχαν, έστω και τυχαία, οι επιστήμονες στο πείραμα ALICE του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στην Ελβετία. Καθώς έφερναν σε σύγκρουση δέσμες πυρήνων μολύβδου με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, για να μελετήσουν τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος, παρήγαγαν και απροσδόκητες ποσότητες χρυσού, μικροσκοπικές μεν, αλλά υπαρκτές: περίπου 29 τρισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου.
Η δύναμη μιας "παραλίγο" σύγκρουσης
Όταν δύο πυρήνες μολύβδου συγκρούονται μετωπικά, καταστρέφονται από την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Πιο συχνά όμως συμβαίνει κάτι πιο... ενδιαφέρον: ένα οριακό «γλίστρημα», μια παραλίγο σύγκρουση, όπου οι πυρήνες δεν έρχονται σε πλήρη επαφή, αλλά πλησιάζουν αρκετά ώστε να αλληλεπιδράσουν μέσω του ηλεκτρομαγνητισμού.
Σε τόσο μικρές αποστάσεις ακόμη και ένα μικρό ηλεκτρικό φορτίο δημιουργεί τεράστιο ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή η απότομη αλλαγή του πεδίου κάνει τους πυρήνες να πάλλονται και να εκτοξεύουν πρωτόνια. Αν ένας πυρήνας χάσει ακριβώς τρία πρωτόνια, μετατρέπεται σε χρυσό.
Οι ερευνητές δεν μπορούν να παρατηρήσουν άμεσα τους πυρήνες χρυσού, καθώς είναι υπερβολικά μικροί και βραχύβιοι. Αντ’ αυτού, χρησιμοποιούν ειδικούς ανιχνευτές, τους zero-degree calorimeters, που μετρούν πόσα πρωτόνια αποσπώνται από τους πυρήνες μολύβδου. Με αυτόν τον τρόπο, εκτιμούν ότι το πείραμα ALICE παράγει περίπου 89.000 πυρήνες χρυσού το δευτερόλεπτο, μαζί με άλλα στοιχεία, όπως θάλλιο (ένα πρωτόνιο λιγότερο από τον μόλυβδο) και υδράργυρο (δύο πρωτόνια λιγότερα).
Ο... ενοχλητικός χρυσός
Το χρυσάφι που προκύπτει δεν είναι μόνο άχρηστο λόγω ποσότητας, είναι και ενοχλητικό. Οι πυρήνες μολύβδου που χάνουν πρωτόνια, δεν παραμένουν πλέον στην τέλεια τροχιά τους μέσα στον δακτύλιο του επιταχυντή. Εκτρέπονται και μέσα σε μικροδευτερόλεπτα συγκρούονται με τα τοιχώματα, καταστρέφοντας τη ροή της δέσμης.
Η μετατροπή του μολύβδου σε χρυσό παραμένει ένα ανεφάρμοστο αλχημιστικό όνειρο για την καθημερινότητα. Απαιτεί υπερεξειδικευμένα εργαστήρια, δισεκατομμύρια ευρώ σε εξοπλισμό και καταναλώνει πολύ περισσότερη ενέργεια από όση αξίζει το παραγόμενο χρυσάφι.
Αλλά στον μικρόκοσμο της πυρηνικής φυσικής, οι επιστήμονες πέτυχαν αυτό που κάποτε φάνταζε μαγεία: την αλχημεία των στοιχείων.
