四川
物理学家们意外取得了突破性进展。
中世纪炼金术士梦想着将铅变成黄金。
如今，我们知道铅和金是不同的元素，任何化学方法都无法将一种变成另一种。
但我们现代的认知告诉我们，一个铅原子和一个金原子的基本区别在于：铅原子恰好多了三个质子。那么，我们能否通过简单地从铅原子中取出三个质子来制造一个金原子呢？
事实证明，我们可以。但这并不容易。
在瑞士大型强子对撞机上从事ALICE实验的物理学家们，为了模拟宇宙在大爆炸后瞬间的状态，以极高的速度将铅原子相互撞击，在此过程中偶然产生了微量的金。
实际上，量极其微小：总计约为29万亿分之一克。
质子位于原子核内。怎样才能将它们取出呢？
质子带有电荷，这意味着电场可以吸引或排斥它们。将原子核置于电场中或许可以做到。
原子核是由一种作用范围非常短、但极强的力（即强力，或称强核力）束缚在一起的。这意味着需要极其强大的电场才能拉出质子——其强度约为大气中产生闪电的电场的一百万倍。
科学家们创造这种电场的方法是，以难以置信的高速（接近光速）将铅原子核束流相互对撞。
当铅原子核发生正面碰撞时，强核力会发挥作用，它们最终会被完全撞碎。但更常见的情况是，原子核只是擦肩而过，仅通过电磁力相互影响。
当你远离一个带电荷的物体（如质子）时，电场强度会迅速减弱。但在极短的距离内，即使是很小的电荷也能产生非常强的电场。
因此，当一个铅原子核擦过另一个铅原子核时，它们之间的电场是巨大的。原子核之间快速变化的电场使它们振动，并偶尔会吐出一些质子。如果其中一个恰好吐出三个质子，铅原子核就变成了金。
那么，如果你把一个铅原子变成了金，你怎么知道呢？在ALICE实验中，他们使用称为零度量热计的特殊探测器来计数从铅原子核中被剥离的质子。
他们无法直接观察到金原子核，因此只能间接地了解它们。
ALICE的科学家们计算得出，在他们对撞铅原子核束流的过程中，每秒大约产生89,000个金原子核。他们还观察到其他元素的产生：从铅中取走一个质子得到的铊，以及取走两个质子得到的汞。
一旦铅原子核因失去质子而发生转变，它就不再处于使其能在大型强子对撞机真空束流管内循环的完美轨道上。在几微秒内，它就会与管壁相撞。
这种效应会随着时间推移使束流强度减弱。因此，对于科学家来说，在对撞机上产生金实际上更多是麻烦而非福音。
理解这种偶然的炼金术对于理解实验结果以及设计未来更大规模的实验至关重要。
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