Նախընտրելի
Եվրոպական միջուկային հետազոտությունների կազմակերպության (CERN) ֆիզիկոսները բեկումնային ձեռքբերում են գրանցել՝ առաջին անգամ չափելով կապարի վերափոխումը ոսկու Մեծ Հադրոնային Կոլայդերում (LHC) անցկացված փորձերի ընթացքում: Ինչպես նշվում է hightech.fm-ում, ALICE համագործակցության գիտնականները գրանցել են, թե ինչպես են կապարի միջուկները կորցնում պրոտոններ էլեկտրամագնիսական դաշտերի ազդեցությամբ՝ վերածվելով ոսկու միջուկների: 2025 թվականին հրապարակված հետազոտությունը ոչ միայն հաստատում է միջուկային տրանսմուտացիայի հնարավորությունը, այլև լույս է սփռում քվարկ-գլյուոնային պլազմայի ֆիզիկայի վրա: Պատմում ենք, թե ինչպես է դա տեղի ունեցել, ինչու է ոսկին մնում անհասանելի հարստություն և ինչ է դա նշանակում գիտության համար:
Ինչպե՞ս կապարը դարձավ ոսկի
LHC-ում կապարի միջուկներով փորձերը նպատակաուղղված են եղել քվարկ-գլյուոնային պլազմայի ստեղծմանը՝ նյութի այն վիճակին, որն գոյություն է ունեցել Տիեզերքում Մեծ Պայթյունից մի քանի միկրովայրկյան հետո: Սակայն այս բախումների կողմնակի էֆեկտը դարձավ միջուկային տրանսմուտացիայի բացահայտումը:
Գործընթացի մեխանիզմը:
- Պայմաններ: Կապարի միջուկները (82 պրոտոն, 126 նեյտրոն) արագացվում են մինչև լույսի արագության 99.999993%-ը՝ ստեղծելով հզոր էլեկտրամագնիսական դաշտեր:
- Մոտիկ անցումներ: Երբեմն միջուկները անցնում են միմյանց կողքով՝ առանց բախվելու: Նրանց դաշտերը առաջացնում են ֆոտոնային իմպուլսներ, որոնք հանգեցնում են ֆոտոն-ֆոտոն կամ ֆոտոն-միջուկ փոխազդեցությունների:
- Էլեկտրամագնիսական դիսոցիացիա: Ֆոտոնը գրգռում է կապարի միջուկը՝ առաջացնելով դրա կառուցվածքի տատանումներ: Սա հանգեցնում է մասնիկների՝ նեյտրոնների կամ պրոտոնների արտանետման:
- Տրանսմուտացիա: Երեք պրոտոնի կորուստը կապարը (82 պրոտոն) վերածում է ոսկու (79 պրոտոն):
Չափումներ: ALICE դետեկտորի զրոյական կալորիմետրերի օգնությամբ ֆիզիկոսները հաշվարկել են նման վերափոխումների հաճախականությունը.
- Արագություն: ~89,000 ոսկու միջուկ վայրկյանում ALICE-ի բախման կետում:
- Ծավալ: 2015–2018 թվականներին (LHC-ի երկրորդ գործարկում) չորս փորձերում ստեղծվել է ~86 միլիարդ ոսկու միջուկ, կամ 29 պիկոգրամ (2.9×10⁻¹¹ գ):
- Կայունություն: Ոսկու միջուկները գոյություն ունեն ընդամենը վայրկյանի կոտորակներ՝ բախվելով կոլայդերի ենթակառուցվածքին և քայքայվելով:
«Մեր դետեկտորները, որոնք կարող են գլուխ հանել հազարավոր մասնիկների հետ ճակատային բախումների ժամանակ, բավական զգայուն էին՝ ֆիքսելու հազվադեպ էլեկտրամագնիսական գործընթացները, որտեղ առաջանում է ընդամենը մի քանի մասնիկ», — նշել է ALICE-ի մասնակից Մարկո Վան Լեուվենը:
Ալքիմիկոսների երազանք. Իրականություն և սահմանափակումներ
Միջնադարյան ալքիմիկոսները երազում էին ոչ ազնիվ մետաղները, ինչպիսին կապարն է, վերածել ոսկու: XX դարում միջուկային ֆիզիկայի զարգացմամբ դա դարձավ տեխնիկապես հնարավոր, սակայն CERN-ի փորձը առաջին ուղղակի չափումն է նման գործընթացի կոլայդերում: Այնուամենայնիվ, հարստության մասին հույսերը մնում են ուտոպիական.
- Մանրադիտակային ծավալներ: 29 պիկոգրամ ոսկին ավելի քիչ է, քան աչքով անտեսանելի փոշու մասնիկի զանգվածը:
- Էներգիայի ծախսեր: LHC-ի աշխատանքը պահանջում է մեգավատտ էներգիա՝ գործընթացը դարձնելով միլիոնավոր անգամ ավելի թանկ, քան ոսկու արդյունահանումը (~$2600 մեկ ունցիայի համար 2025 թվականին):
- Անկայունություն: Ոսկու միջուկները գրեթե ակնթարթորեն քայքայվում են՝ բացառելով դրանց գործնական օգտագործումը:
Այնուամենայնիվ, բացահայտումը կարևոր է գիտության համար.
- Հաստատում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների տեսությունները ծայրահեղ պայմաններում:
- Տվյալները կօգնեն ճշգրտել քվարկ-գլյուոնային պլազմայի և միջուկային գործընթացների մոդելները:
- ALICE դետեկտորների տեխնոլոգիան ցուցադրում է անհավանական ճշգրտություն, որը համեմատելի է սև խոռոչների ուսումնասիրության հետ (AJL, JCAP):
Ի՞նչ է սպասվում
Ֆիզիկոսները պլանավորում են.
- Ավելացնել բախումների հաճախականությունը LHC-ում (Run 4-ի մեկնարկը 2029 թվականին)՝ այլ տրանսմուտացիաների մասին տվյալներ հավաքելու համար (օրինակ՝ կապարից սնդիկ, 80 պրոտոն):
- Կատարելագործել դետեկտորները՝ հազվագյուտ ֆոտոնային գործընթացներն ուսումնասիրելու համար:
- Օգտագործել տվյալները վաղ Տիեզերքի մոդելավորման համար՝ կապելով պլազման կոսմոլոգիայի հետ (հետազոտություններ մետեորիտների վերաբերյալ, Nature Communications):
Այս քայլերը կմոտեցնեն մեզ ֆիզիկայի հիմնարար օրենքների ընկալմանը և, հնարավոր է, կբացեն ատոմներով մանիպուլյացիայի նոր եղանակներ:
Եզրակացություն
CERN-ի ֆիզիկոսները կյանքի են կոչել ալքիմիկոսների երազանքը՝ կապարը վերածելով ոսկու Մեծ Հադրոնային Կոլայդերում: ALICE փորձը ցույց է տվել, որ կապարի միջուկները կորցնում են երեք պրոտոն՝ դառնալով ոսկի, վայրկյանում 89,000 միջուկ արագությամբ, բայց մանրադիտակային ծավալներով (29 պիկոգրամ տարիների ընթացքում): Սա ոչ մեկին չի հարստացնի, բայց հաստատում է ժամանակակից ֆիզիկայի հզորությունը և նոր հորիզոններ է բացում Տիեզերքի ուսումնասիրման համար:
Ի՞նչ եք կարծում, արդյոք նման բացահայտումները կարող են ապագայում հանգեցնել գործնական կիրառությունների, թե՞ դրանք մնում են միայն գիտական հետաքրքրություն: Կիսվեք Ձեր կարծիքով:
