大型强子对撞机“点铅成金”

　　大型强子对撞机（LHC）大型离子对撞实验（ALICE）合作组让铅束“变身”为黄金。尽管这一过程仅持续了1微秒，而且成本高昂，但深入了解这一反应有助于改进粒子加速实验。相关研究成果发表于《物理评论快报》杂志。

　　几个世纪以来，化学家们一直梦想将储量丰富的铅（质子数82）变为珍贵的黄金（质子数79）。如今，欧洲核子研究中心的科学家另辟蹊径：让铅离子束以接近光速对撞，在微观世界里实现了这个“点铅成金”的奇迹。

　　这一实验的关键在于铅离子束的“近距错失”碰撞：当携带82个质子的铅离子以极高速度相互“擦肩而过”时，其强大电磁场会激发出光子脉冲。这些高能光子与邻近铅核相互作用，导致后者射出3个质子和若干中子，将铅（82质子）转变为金（79质子）。ALICE团队通过零度量热器（ZDC）精确追踪了伴随中子数的变化，首次系统量化了这一过程。

　　数据显示，在2015~2018年间，LHC累计产生了860亿个金原子核，总重量却仅有29万亿分之一克，而且这些“人造黄金”转瞬即逝，平均持续寿命仅1微秒（百万分之一秒），随即便会分解为其他粒子。

　　除金原子外，该过程还产生铊（81质子）和汞（80质子）。数据显示，汞原子核产量最高可达每秒8.9万个，是金的数千倍。CERN 物理学家JiangyongJia指出，虽然2002~2004年SPS加速器已观测到铅转金现象，但LHC实验在能量强度、产生概率和观测精度上均有质的提升。

　　ALICE 发言人、乌得勒支大学粒子物理学家 Marco vanLeeuwen 表示：“探测器既能处理产生数千粒子的对撞，也能捕捉仅产生少数粒子的稀有过程，这种灵敏度令人惊叹。”

　　ALICE合作组表示，虽然铅束对撞始终会产生微量金元素，但本次研究首次系统性地捕捉并解析了这一奇妙反应的特性。他们无意涉足“炼金产业”，但这项发现对提升LHC性能具有重要意义。理解这些微观转化机制，对于控制粒子束的质量与稳定性至关重要。（刘霞）