Orta Çağ simyacılarının en büyük hayali, kurşunu altına dönüştürmekti. "Altın yapma" (krizopeya) olarak bilinen bu konsept, felsefe taşı gibi efsanevi maddelerle ilişkilendirilirdi. Ancak günümüz bilim insanları, bir parçacık hızlandırıcı kullanarak bu hayali gerçeğe dönüştürdü.
CERN'de bulunan ve dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) üzerinde çalışan bilim insanları, 2015-2018 yılları arasında gerçekleştirilen deneylerde dikkat çekici bir sonuç elde etti. Işık hızının %99.999993'üne varan hızlarda kurşun atomlarını çarpıştırarak yaklaşık 86 milyar adet altın çekirdeği oluşturduklarını duyurdular.
Elbette bu, kuyumcuların işine yarayacak miktarda altın değil. Oluşan altın miktarı sadece gramın trilyonda 29'u kadar ve çarpışmanın hemen ardından saniyenin çok küçük bir bölümünde yok oluyor. Ancak A Large Ion Collider Experiment (ALICE) adlı iş birliği tarafından yürütülen deneyin dedektörleri, bu anlık oluşumu ve yok oluşu dahi tespit edebildi.
Bilim insanları, ALICE dedektörlerinin, binlerce parçacık üreten kafa kafaya çarpışmaları yönetebildiği gibi, aynı zamanda nadir elektromanyetik "çekirdek dönüşümü" süreçlerinin incelenmesine olanak tanıyan, bir seferde sadece birkaç parçacığın üretildiği çarpışmalara karşı da hassas olmasının etkileyici olduğunu belirtiyor.
Aristo'nun felsefi çıkarımlarından yola çıkan simyacılar, kurşun ve altının yoğunluklarının benzerliğinin, kurşunun "hasta" olduğunun bir işareti olduğuna ve dönüşümle değerli altına "iyileştirilebileceğine" inanıyordu. Yanlış olmalarına rağmen, eski simyacıların inançlarında bir doğruluk payı vardı: İki metal, periyodik tabloda birbirine çok yakındır. Altın, 79 protona sahipken, kurşun sadece üç fazla, yani 82 protona sahiptir.
Bu da güçlü parçacık hızlandırıcılardaki çarpışmaların, altın yapmak için kurşundan sadece üç proton (bazı nötronlarla birlikte) koparması gerektiği anlamına geliyor. Öte yandan, bir veya iki protonu koparmak sırasıyla talyum ve cıva oluşturur.
LHC içinde üretilen bu metalleri ölçmek için fizikçiler, ALICE'in yüksek hassasiyetli Sıfır Derece Kalorimetrelerini (ZDC'ler) kullandılar. Bu cihazlar, çarpıştırıcı içinde saniyede gerçekleşen milyarlarca parçacık etkileşiminden yayılan protonları ve nötronları ölçüyor.
Sonuçlar, talyum veya cıvadan daha az sıklıkla üretilmesine rağmen altının, deneyin üçüncü aşamasında saniyede yaklaşık 89.000 çekirdek gibi maksimum bir oranda üretildiğini gösterdi. Bu oran, üçüncü aşamanın artan enerjisi sayesinde önceki aşamaya göre neredeyse iki katına çıktı.
Araştırmacılar, ALICE ZDC'lerinin benzersiz yetenekleri sayesinde, bu analizin LHC'de deneysel olarak altın üretiminin imzasını sistematik olarak tespit eden ve analiz eden ilk çalışma olduğunu ifade ediyor. Ayrıca sonuçların, içsel fiziksel ilgi alanlarının ötesinde, LHC'nin ve gelecekteki çarpıştırıcıların performansını sınırlayan önemli bir etken olan ışın kayıplarını anlamak ve tahmin etmek için kullanılan elektromanyetik ayrışma teorik modellerini test ettiğini ve geliştirdiğini ekliyorlar.
