在粒子加速器的幫助下，科學(xué)家可以把那些微觀粒子加速到極高的速度，然后讓它們發(fā)生猛烈碰撞，如此一來，科學(xué)家就可以通過研究碰撞過程以及碰撞產(chǎn)生的各種“碎片”，來探索物質(zhì)最深層的秘密。

就目前的情況來看，歐洲核子研究中心（CERN）的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（Large Hadron Collider, 簡稱LHC），是世界上最大的粒子加速器，它位于日內(nèi)瓦附近地下約175米的一個環(huán)形隧道之內(nèi)，其周長約為27公里。

自從2008年投入使用之后，這個巨大的粒子加速器已經(jīng)進(jìn)行了很多次的粒子對撞實驗，并積累了海量的數(shù)據(jù)，科學(xué)家也一直在對其展開研究。引人注目的是，一項近日發(fā)表在《物理評論C》的研究表明，在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中，有一些鉛變成了黃金。你說這神不神奇？

實際上，這個鉛變成黃金的原理并不復(fù)雜，簡單來講，對于一個原子來講，其原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)量可以決定它屬于哪種元素，例如原子核內(nèi)部有一個質(zhì)子，它就是1號元素氫，有兩個質(zhì)子，它就是2號元素氦。

我們在元素周期表中可以看到，黃金是79號元素，鉛是82號元素，也就是說，黃金原子核內(nèi)有79個質(zhì)子，鉛原子核內(nèi)有82個質(zhì)子，所以我們只要想辦法“拿掉”鉛原子核中的3個質(zhì)子，那么鉛就變成了黃金。

雖然這個原理很簡單，但實際操作起來卻極為困難，畢竟原子核小得離譜，我們根本就不可能真的用手去“拿掉”其中的質(zhì)子，不過粒子加速器卻讓這種事變成了現(xiàn)實。

根據(jù)介紹，此次研究所用的數(shù)據(jù)，來自大型強(qiáng)子對撞機(jī)2015年至2018年第二次運(yùn)行期間的一次粒子對撞實驗，該實驗使用了由鉛原子核構(gòu)成的粒子束，通過對此次實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，在此次對撞實驗中，有一些鉛原子核直接轉(zhuǎn)變成了黃金原子核。

研究人員指出，這些黃金并非來自鉛原子核的正面對撞，而是來自鉛原子核彼此之間的“擦肩而過”。

具體來講就是，在實驗過程中，鉛原子核的速度達(dá)到了光速的99.999993%，當(dāng)兩個攜帶大量正電荷（每個鉛核帶82個正電荷）的原子核以如此高的速度近距離掠過時，它們周圍的電磁場會因為相對論效應(yīng)而發(fā)生極度的畸變和壓縮，進(jìn)而形成一種強(qiáng)度很高的、橫向于原子核運(yùn)動方向的電磁脈沖。

這種電磁脈沖會讓近距離掠過的鉛原子核彼此之間發(fā)生相互作用，進(jìn)而可能會將原子核里一部分的質(zhì)子給“踢”出來，如此一來，鉛就轉(zhuǎn)變成了其他的元素，其中就包括了黃金。

不得不說，這堪稱是真實版的“煉金術(shù)”。那么，我們能不能利用這個大型強(qiáng)子對撞機(jī)來大量制造黃金呢？很遺憾，答案是否定的。

首先來講，這種方法制造出的黃金原子核，很多都是不穩(wěn)定同位素，實際上，此次對撞實驗產(chǎn)生得最多的就是Au-203（由鉛-208失去了3個質(zhì)子和兩個中子后產(chǎn)生，如上圖所示），而這種同位素是不穩(wěn)定的，其半衰期只有60秒，這就意味著，它們存在不了多久就會衰變成其他元素（最終產(chǎn)物是鉈-203，這是一種穩(wěn)定同位素）。

更重要的是，它的產(chǎn)量實在是太少了。研究表明，在此次粒子對撞實驗中，生成黃金原子核的峰值約為每秒8.9萬個，共計生成了大約860億個，這個數(shù)量看上去很多，但別忘了，原子核的質(zhì)量其實是非常小的，實際上，這么多的黃金原子核的總質(zhì)量只有大約29皮克，而1克就是1萬億皮克……

由此可見，就算我們能夠解決不穩(wěn)定同位素的問題，通過這種方法來制造黃金依然是不可行的，畢竟每一次粒子對撞實驗，都有大量的資源消耗，其價值根本就不是這一丁點的黃金所能比擬的。

所以研究人員認(rèn)為，此次研究的意義在于，它加深了我們對原子核結(jié)構(gòu)、核反應(yīng)以及高強(qiáng)度電磁場如何影響物質(zhì)的理解，是基礎(chǔ)科學(xué)研究在微觀世界探索中取得的一個重要進(jìn)展。