CERN科学家首次实现“点铅成金” 观察到核嬗变新机制
时间：2025-07-14 06:30
小编：小世评选
近日，欧洲核子研究中心（CERN）的科学团队在大型强子对撞机（LHC）中完成了一项激动人心的实验，他们首次系统性地观察到铅原子核在超高能碰撞中短暂转化为黄金原子核，这一发现揭示了核嬗变过程中的新机制。这一实验不仅体现了现代物理学的前沿探索，也在某种程度上将古老的炼金术梦想变为现实，尽管这一过程从科学上来说更应称之为“点铅成金”。
这个激动人心的实验结果源于铅离子束的“近距错失”碰撞实验。在实验过程中，两个携带82个质子的铅离子在接近光速下以极高速度相互“擦肩而过”，其极强的电磁场激发出高能光子脉冲。这些光子与附近的铅核发生相互作用，触发了核反应，使得铅原子核释放出三个质子以及若干中子，从而使原本的铅（质子数为82）转变为黄金（质子数为79）。这项研究的成果使得科学家们能够首次系统地量化这一过程，并对其进行详细分析。
在2015至2018年间的LHC第二轮运行中，ALICE实验团队成功记录下860亿个金原子核的形成，总质量仅约29皮克克（相当于万亿分之一克）。这些新产生的金原子核以接近光速（99.999993%光速）运动，其平均寿命约为1微秒。实验团队使用零度量热器（ZDC）精确追踪了随时间变化的伴随中子数，这一过程的立体观测为核嬗变的机制提供了更为丰富的科学数据。
ALICE实验的发言人、乌得勒支大学的粒子物理学家Marco van Leeuwen表示：“我们的探测器不仅能够处理在对撞中产生的数千个粒子，还能捕捉到那些仅产生少数粒子的稀有现象，这种灵敏度让人惊叹。”这种精确的检测手段为粒子物理学的深入研究开辟了新的道路，未来也许能为更多的核反应现象提供严谨的科学依据。
尽管这一发现被戏称为“炼金术士的梦想”，但是科学家们并不打算在此基础上开展“炼金”业务。实际上，这一实验的意义更在于对核反应的深入理解，特别是光子如何影响原子核的研究。这将对改进LHC的运行性能、推动更深入的宇宙探索有着潜在的积极影响。
值得一提的是，相关的研究论文已于5月7日发布在《物理评论》上，而探测到的这一现象也被《自然》杂志进行了报道。这些研究结果向学术界展示了LHC在探测和模拟极端物理条件下的巨大潜力。
科学界一直以来对炼金术的追求，其实从古至今都是人类文明探索自然的一个重要篇章。尽管这一实验中的“点铅成金”过程代价高昂且极为短暂，但这并不妨碍我们对其科学意义的重视。现实中，炼金术的原理和科学研究的探索精神有着相似之处，而的实践者，如CERN的科学家们，则继续在这一传统中向前迈进，揭示物质的本质，探索宇宙的秘密。
CERN科学家们在“点铅成金”实验中所取得的成功不仅为核物理研究增添了一页新篇章，也为人类深入理解自然规律提供了新视角。这一发现将激励未来更多的探索，推动我们对物质世界的理解向更深层次发展。
