Nem, nem az a kérdés, hogyan lesz ólomból cukor, hanem az, hogy miként változtatnak egy számunkra közismerten szilárd és nehéz anyagot valami olyasmiévé, amit a Nagy Hadronütköztetőben (továbbiakban LHC) lehet egymásnak csapdosni.
Ez a poszt is eredetileg máshogy indult volna, de most ilyen kettő az egyben tudományos bejegyzés lesz belőle. Indítsunk azzal, hogy a CERN tudósainak sikerült az, amit a középkor alkimistái oly nagyon szerettek volna elérni: ólomból aranyat csinálni. Igaz nem úgy, hogy az LHC belsejében képeztek aranyrögöket vagy tapétázták ki a csövek falait, és az is igaz, hogy mindösszesen 1 mikromásodpercig léteztek az atomok, de léteztek. Igazából még csak nem is szándékos kísérleti végeredményről beszélhetünk, ugyanis az ilyen arany atommagok létrejöttében nagyban közrejátszik a vakszerencse. Tudniillik, hogy nem frontális karambol szükséges a folyamat végbemeneteléhez, hanem az atomok éppen csak egymást súroló elhaladása egymás mellett. Ekkor egy energia pulzus szabadul fel, melynek hatására a következő atom képes három protont levetni. Egy május 7-én publikált kutatás szerint, 2015 és 2018 között körülbelül 86 milliárd atommagnyi aranyat sikerült létrehozni. Igazából a mennyiség ténylegesen csekén, 29 trilliomod része egy grammnak, szóval nem állnak rá az ipari mennyiségű mű arany előállítására a belátható jövőn belül.
Az eredeti téma amiről írni akartam, az ennyi is lett volna, ami nagyon nyúlfaroknyi, de amikor rákerestem, hogy mégis hogyan kerül ólom az LHC-be, gondoltam kiegészítem, mert van annyira érdekes, és kapcsolódik a fentebb leírt felfedezéshez. Szóval, hogyan lesz a szilárd ólomból belőhető részecske? Nos, minden egy ehhez hasonló fiolával kezdődik:
Mindegy egy ilyen aprócska fiolával kezdődik, melynek méretéhez képest (amúgy is) csillagászati az ára: 15000 dollárba kerül, mindösszesen 10 gramm ólom-208. Nem véletlen esik erre az izotópra a választás, ugyanis ez az izotóp a legnehezebb általunk ismert izotóp, melynek keresztmetszete tökéletesen kiszámítható. Az hogy mi a keresztmetszet ebben a kontextusban arról egy egész wikipage szól, nagyjából annyiról van szó hogy kiszámíthatóan viselkedik tesztkörülmények között. Amúgy nem először alkalmazunk fémből készült gőzöket, elvégre higanygőzös lámpa remélem mindenkinek ismerősen cseng. A folyamat is felettébb banális: egy aprócska elektromos kohóban 800 °C hőmérsékletre hevítik a mintát, ami így párologni kezd. De ez még "csak" neutrális ólom atommag felhő, mielőtt hasznukra lenne pozitív töltésűvé kell őket változtatni, mert csak ekkor lesz közöttük bárminemű kölcsönhatás. A legegyszerűbb módszert választják: egy Forrásnak nevezett eszközbe szivattyúzzák a gőzöket és mikrohullámokkal plazmává hevítik, melynek hatására elektronok lökődnek ki elérve a kívánt pozitivitást. Az elvesztett elektronok száma nem megjósolható, így van melléktermék is más elektron számú ólom formájában. Ezek közül választják ki a legnagyobb számban észlelhető izotópot és ahhoz kalibrálnak mindent, elfogadva, hogy a többi valószínűleg elveszik. Mire eljutunk az LHC-ig kétszer kerül elvégzésre ez a csupaszítási folyamat, az actual kilövésre pedig már csak törtrésze marad az eredeti gőzben található atomoknak. Egy úgynevezett slip-stacking technológiával összehúzzák a maradék atommagokat egybe (ez egy nagyon sarkított megfogalmazás, de sok sikert az eredeti megértéséhez). Ezt követően kerülnek "befecskendezésre" magába az LHC-be, ahol iszonyat nehéz őket irányban tartani, mert mindenképpen szét akarnak tartani ahelyett, hogy egy irányba haladnának, de mágnesekkel jobb belátásra bírhatóak, és abból bezony nincs hiány az LHC-ben. Meglepő módon az egész folyamat amúgy nagy kockázatot jelent az egész LHC-re nézve, ugyanis egy rosszul fókuszált üköztetésből származó kósza atomok akár tönkre is tehetik a szupravezető mágneseket. No nem nagy robbanás képében, hanem csak megszűnnek mágnesek lenni a mágnesek.
Íme az SPS vagyis a Super Proton Synchroton. Ebbe a rendszerbe töltenek be a két végén 1240 összeterelt ólom izotópot kétszer. Aztán az ezt követő 20 percben a tudósok lassan egyre közelebb viszik a fénysebességhez ezeket az atomokat. Mire elérünk az ütköztetés tényleges kezdetéig az ionok megettek egy Föld-Szaturnusz távolságot. Annyit, amennyi a Voyager-1-nek 3 évébe tellett. Nekik meg összesen 20 perc kellett. Ezt követően a mágnesekkel lassan egymással szembeállítják a sugarakat és ütközőpályára állítják őket. A létrejövő energia alig nagyobb ami egy karácsonyfaizzó ledjének 2 miliszekundumos felvillantásához elég, de mivel iszonyat apró területre van fókuszálva így egy nagyon rövid ideig ősrobbanás szerű állapotot idéz elő. Szóval így lesz szilárd elemből ütköztethető atommagok csoportosulása.
