在科學(xué)的浩瀚宇宙中，一項令人矚目的成就近日由歐洲核子研究中心（CERN）的科學(xué)家們揭曉。他們借助大型強子對撞機（LHC）這一強大的科研工具，首次系統(tǒng)性地觀察到了一種奇異的核嬗變現(xiàn)象：在超高能量的碰撞中，鉛原子核竟能短暫地轉(zhuǎn)化為黃金原子核。

這一發(fā)現(xiàn)，仿佛是科學(xué)界對古老煉金術(shù)士夢想的現(xiàn)代詮釋，只不過這次不是“點石成金”，而是更為精確的“點鉛成金”。盡管這一過程轉(zhuǎn)瞬即逝，且成本極其昂貴，但它無疑為探索原子核的奧秘開辟了新的途徑。

實驗的關(guān)鍵在于鉛離子束的“擦肩而過”式碰撞。當(dāng)兩束攜帶82個質(zhì)子的鉛離子以接近光速的速度相互掠過時，它們強大的電磁場激發(fā)出高能光子脈沖。這些光子與鄰近的鉛核發(fā)生相互作用，導(dǎo)致鉛核釋放出3個質(zhì)子和若干中子，從而使其質(zhì)子數(shù)從82減少到79，實現(xiàn)了從鉛到金的轉(zhuǎn)變。CERN的ALICE團隊利用零度量熱器（ZDC）精確記錄了這一過程，首次對其進行了系統(tǒng)量化。

在LHC的第二輪運行期間（2015至2018年），ALICE實驗團隊成功記錄到了860億個金原子核的誕生，盡管它們的總質(zhì)量僅為29皮克（萬億分之一克）。這些金原子核以接近光速的速度運動，其平均壽命僅為1微秒。除了金原子核外，該過程還產(chǎn)生了鉈（81質(zhì)子）和汞（80質(zhì)子），其中汞原子核的產(chǎn)量尤為可觀，每秒可達8.9萬個，是金原子核產(chǎn)量的數(shù)千倍。

盡管早在2002至2004年間，CERN的SPS加速器就已觀測到鉛轉(zhuǎn)金的現(xiàn)象，但此次LHC實驗在能量強度、產(chǎn)生概率和觀測精度上均實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。CERN物理學(xué)家Jiangyong Jia指出，這一進步為深入理解光子如何改變原子核提供了寶貴的數(shù)據(jù)。

ALICE實驗的發(fā)言人、烏得勒支大學(xué)的粒子物理學(xué)家Marco van Leeuwen對探測器的靈敏度表示了贊嘆：“它既能處理產(chǎn)生數(shù)千粒子的復(fù)雜對撞事件，也能捕捉到僅產(chǎn)生少數(shù)粒子的稀有過程，這種能力令人嘆為觀止。”

盡管CERN的主要目標(biāo)并非開展“煉金”副業(yè)，但這一研究成果對于改進LHC的運行性能、探索更深層次的宇宙奧秘具有重要意義。科學(xué)家們表示，通過深入研究光子與原子核的相互作用機制，他們有望為粒子物理學(xué)領(lǐng)域帶來新的突破。

相關(guān)研究成果已于近日在《物理評論》期刊上發(fā)表，并引起了《自然》雜志的關(guān)注與報道。