Физики реализовали мечту алхимиков - научились превращать свинец в золото
Академик РАН Юрий Оганесян
Фото: Михаил ФРОЛОВ. Перейти в Фотобанк КП
Средневековые алхимики пытались получить золото из неблагородных металлов. Их поиски философского камня не увенчались успехом. Однако теперь золото делают из свинца даже в небольших ядерно-физических лабораториях. А недавно популярный научный портал рассказал об аналогичных экспериментах на Большом адронном коллайдере.
Заклинания, магические обряды, ртуть, сера и другие традиционные алхимические средства при получении “искусственного” золота не используются - только натуральная физика. Для этого надо из ядра-мишени свинца выбить всего 3 протона при столкновении с ядром-снарядом гелия. Правда, для этого необходимо разогнать бомбардирующее ядро до скорости примерно 1/10 к скорости света. Подобным способом, но уже с более тяжелыми снарядами, ускоренными практически до скорости света, ученые моделируют условия ранней Вселенной, пытаясь понять, что происходило с материей в первые мгновения после Большого взрыва.
ПОЧЕМУ ЗОЛОТО ИЗ СВИНЦА НЕВОЗМОЖНО ПРОДАТЬ
Однако не стоит ждать обвала цен на золото в связи с этими экспериментами. Золото, полученное из свинца, невозможно продать, оно существует буквально доли мгновения. И образуется в невесомых количествах - со скоростью 178 000 атомов золота в секунду. Для сравнения, умножьте 3 057 миллиардов на миллиард - примерно столько атомов содержится в 1 грамме золота. Если золото из свинца нельзя монетизировать в качестве ювелирного украшения или золотовалютного резерва, то в чем ценность этих экспериментов?
Большой адронный коллайдер
Фото: Shutterstock.
Ответить на этот вопрос мы попросили научного руководителя Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, академика РАН Юрия Оганесяна.
- Действительно, можно сказать, что физики реализовали мечту алхимиков, - говорит Юрий Цолакович. - И надо признать, что определенная логика в действиях алхимиков была: они пытались нагревать свинец, соединять его с серой, ртутью, воздействовать сильными реагентами. Иными словами, они понимали, что трансформировать один элемент в другой невозможно, если не внести дополнительную энергию. Проблема была в том, что они неправильно представляли себе масштаб энергии, которая необходима для такого рода превращений. Они воздействовали на электронную оболочку атома, а надо было менять ядро атома. Для этого нужно приложить энергию в миллионы раз больше!
Чтобы оторвать внешний электрон от атома (его связь с атомом определяет химические свойства элемента), нужна энергия, которая исчисляется в электронвольтах. А чтобы оторвать протон или нейтрон из атомного ядра, нужны мегаэлектронвольты. Вот этого скачка энергии и не хватало для того, чтобы трансформировать свинец в золото.
ИЩЕМ СИЛЫ, КОТОРЫЕ УПРАВЛЯЮТ ЯДЕРНОЙ МАТЕРИЕЙ
- Что дает науке это новое знание?
- Современной наукой считается, что материальный мир (лучше сказать, Вселенная), является результатом четырех типов взаимодействий: электромагнитного, слабого, сильного и гравитационного. Для электромагнитного и слабого взаимодействий разработана строгая теория, которая не только хорошо объясняет, но и предсказывает все связанное с ними.
Вы можете взять карандаш, бумагу и сделать расчеты - они будут одинаково хорошо работать и для маленького чипа, и для гигантской электростанции. А сильное взаимодействие — это силы, которые держат протоны и нейтроны в очень маленьком объеме ядра при огромной его плотности. И вот эти силы до сих пор неизвестны. Вместо единой строгой теории – пока лишь различные теоретические модели, область применения которых ограничена. Более того, у нас даже нет какого-то предпочтения на этот счет. И вот ученые, которые проводили эксперименты, о которых мы сейчас говорим, заняты уже много лет изучением ядерных реакций, в которых эти взаимодействия проявляются.
- То есть смысл не в получении золота или каких-то других элементов, а в том, чтобы понять, как работают ядерные силы?
- Да, мы хотим узнать при каких условиях, при каких энергиях, при какой массе происходит трансформация материи. Ведь это силы очень странные: когда протоны и нейтроны находятся далеко друг от друга, они вообще не взаимодействуют. Когда подходят слишком близко - начинают отталкиваться. А при расстояниях примерно равных размеру протона или нейтрона - включается это сильное взаимодействие. Оно в 100–200 раз сильнее чем электромагнитное отталкивание протонов, действующее в ядре. Если мы научимся управлять ядерными силами — это даст человечеству совершенно уникальные возможности.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Источник редких металлов, новых антибиотиков и вечной молодости: что ученые обнаружили на дне океана
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Как лечить ссадины вафлями (подробнее)