Das ALICE-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) untersucht, was passiert, wenn schwere Ionen zusammenstoßen. Die Experimente zielen hauptsächlich darauf ab, das Quark-Gluon-Plasma zu verstehen, das in den ersten Momenten nach dem Urknall existierte. Aber die Kollisionen von Blei-Ionen können diese Atome auch in besser erkennbare Formen wie Gold umwandeln.
Blei hat einen Kern aus 82 Protonen und etwa 126 Neutronen. Gold hingegen hat 79 Protonen, nur drei weniger als Blei. Die Transmutation erfordert daher die Entfernung von drei Protonen. Obwohl dies nicht im Rahmen des LHC möglich ist, kann die Kollision von Bleiatomen mit 99,999993 Prozent der Lichtgeschwindigkeit interessante Produkte liefern. Nicht alle Atome werden ineinander krachen, so dass es schwebende Blei-Ionen geben wird, die weiter durch den Beschleuniger rasen werden. Das starke elektromagnetische Feld des LHC kann kurze, aber starke Lichtimpulse erzeugen, die die drei Protonen aus dem Blei herausreißen und in Gold verwandeln können. Noch spannender ist, dass dieser Prozess beobachtet werden kann.
"Es ist beeindruckend, dass unsere Detektoren Frontalkollisionen bewältigen können, bei denen Tausende von Teilchen entstehen, und gleichzeitig empfindlich auf Kollisionen reagieren, bei denen nur wenige Teilchen auf einmal entstehen, was die Untersuchung seltener elektromagnetischer nuklearer Transmutationsprozesse ermöglicht", sagt Marco Van Leeuwen, Sprecher von ALICE, in einer Erklärung .
Außerdem geht es nicht nur um Gold. Das Forscherteam hat die Null-Grad-Kalorimeter (ZDCs) des Detektors verwendet, um die Wechselwirkungen zwischen hochenergetischem Licht und dem Kern von Blei-Ionen zu messen. Sie wollten die Emission von null, einem, zwei und drei Protonen untersuchen, die mit dem Verlust eines Neutrons einhergeht. Sie stellten fest, dass die Wechselwirkungen hauptsächlich Blei mit weniger Neutronen erzeugten, aber auch Thallium, Quecksilber und Gold.
Gold kam seltener vor, aber jede Kollision erzeugte 89.000 Goldatome pro Sekunde aus den 174 Milliarden Bleiatomen im Substrat. Aber am CERN gibt es noch keinen Goldrausch, denn die Menge beträgt nur einen winzigen Bruchteil eines Gramms, und die entstehenden Atome prallen mit hoher Energie gegen die Seiten des Beschleunigers, wo sie auseinanderbrechen.
