Giả kim thuật trở thành hiện thực: CERN đã biến được chì thành vàng, dù chỉ trong vài tích tắc

Quá trình này dựa trên một hiện tượng kỳ quặc hơn nhiều so với giả kim thuật: Những va chạm gần như tránh được nhau giữa những nuclei chì di chuyển ở vận tốc 99.999993% tốc độ ánh sáng.

Các va chạm trực diện bên trong trong máy LHC đã trở nên nổi tiếng trong giới khoa học với việc tạo ra plasma quark-gluon, một loại “súp” nguyên thủy của các hạt tồn tại trong khoảng thời gian vài micro giây sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), thứ được coi là sự kiện đã tạo ra vũ trụ. Nhưng hầu hết những thí nghiệm va chạm trong cỗ máy này thường ít ấn tượng hơn trước công chúng. Khi các hạt nhân suýt chút nữa không va chạm trực diện, các trường điện từ mạnh mẽ của chúng tương tác với nhau, kích hoạt các biến đổi hạt nhân hiếm gặp trong tự nhiên.

82 proton trong mỗi hạt nhân chì tạo ra một trường điện từ cường độ rất mạnh, và ở tốc độ tiệm cận tốc độ ánh sáng, trường điện từ này nén lại thành một xung photon thoáng qua có hình dạng như bánh xèo. Những photon này có thể tấn công các hạt nhân lân cận, gây ra “phân rã điện từ”, một quá trình đẩy proton và neutron ra ngoài hạt nhân.

Để tạo ra vàng, ba proton phải bị loại bỏ khỏi một hạt nhân chì. Nhóm nghiên cứu ALICE đã sử dụng các thiết bị dò đặc biệt gọi là máy đo ZDC (zero degree calorimeters) để theo dõi các sự kiện này. Máy đo sẽ phân biệt giữa các kết quả: Không mất proton (chì), mất một proton (thallium), mất hai proton (thủy ngân), hoặc mất ba proton (vàng), mỗi kết quả đi kèm với ít nhất một neutron.

Kết quả đạt được với độ chính xác đáng kinh ngạc nhưng quy mô rất nhỏ bé. Trong giai đoạn vận hành thử nghiệm LHC lần thứ 2 (giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2018), khoảng 86 tỷ hạt nhân vàng đã được các nhà khoa học châu Âu tạo ra, tổng khối lượng là 29 picogram, tức là 0.000000000029 gram.

Những nâng cấp trong giai đoạn chạy thứ 3 gần như tăng gấp đôi lượng vàng thu được, nhưng số lượng vàng được tạo ra chỉ bằng một phần hàng nghìn tỷ so với lượng vàng cần thiết để tạo ra một chiếc nhẫn đeo trên tay các bà các cô.

“Điều ấn tượng là các thiết bị dò của chúng ta có thể xử lý các va chạm trực diện tạo ra hàng ngàn hạt, đồng thời cũng đủ nhạy để phát hiện các va chạm chỉ tạo ra vài hạt tại một thời điểm, cho phép nghiên cứu các quá trình ‘biến đổi hạt nhân’ bằng điện từ,” Marco Van Leeuwen, người đại diện của ALICE, nhận xét.