强子科技爆 铅变金真的实现了?大型强子对撞机上演现代“炼金术”!

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铅变金真的实现了?大型强子对撞机上演现代“炼金术”!

“点石成金”从不只是童话里的魔法,而是人类几千年来一直渴望实现的终极科技梦。古代炼金术士没能搞定的事,如今科学家却用加速器做到了——他们真的把铅变成了金。

别急,这不是影视剧的脑洞,也不是营销号的标题党。就在最近,欧洲核子研究中心(CERN)正式宣布:在世界最大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)中,科学家们在实验中观察到了真实的“元素转变”现象:铅原子经过特殊的“擦肩而过”式高能接触,竟然真的生成了黄金原子核。

强子科技爆 铅变金真的实现了?大型强子对撞机上演现代“炼金术”!

你没听错,现代版“炼金术”来了。但和我们想象中那种“烧烧熔炉、念咒升金”的画面完全不同,这一次,背后的主角是科学、是粒子物理、是精密的设备和复杂的核力演算。这个故事,值得我们一探究竟。

不是撞出来的,是“擦出来”的金子

我们都知道,LHC 是个用来“撞东西”的地方。科学家把原子核加速到接近光速,然后用它们进行“正面硬刚”的高能对撞,以此研究物质的最基本构成。这也是为什么它被称为“宇宙起源的复刻器”。

但这次的“炼金术”,却不是靠直接撞击,而是通过一种巧妙的“近距离接触”实现的。

在LHC的真空管道中,两束高能铅原子以接近光速对飞。它们大多数时候并不会真正撞上,而是像“擦肩而过”的两列高速列车一样,在极近的距离内彼此“电磁撩拨”了一下

这可不是普通的“互撩”,因为每一个铅原子核都带有82个质子,电荷极高。当它们以99.999993%的光速飞驰时,身上携带的电磁场也被“挤压成一张超薄电磁煎饼”,对周围粒子造成极其强烈的扰动。

这种强扰动所激发的电磁场,会释放出一波强大的“光子冲击波”。这波冲击足以引发**“电磁解离”(electromagnetic dissociation)**:光子撞入铅原子核,使其内部能量震荡,最终弹出几个中子和质子。

关键来了——如果刚好弹出了三个质子,那铅(82个质子)就变成了金(79个质子)!

就这样,金,就这么“擦”出来了。

黄金秒现秒消,想发财?洗洗睡吧

这么神奇的实验成果听起来像是发财秘籍。你或许会想:那要是我们建一个超大版本的LHC,是不是就能批量造金条了?别做梦了,现实远比科幻更克制。

根据ALICE(大型离子对撞实验)团队的数据显示,即使在LHC最活跃的运行期间,每秒最多也只能产生大约89,000个金原子核。

听起来不算少?那我们来换算一下:整个LHC在2015至2018年的运行期间,总共也就“炼”出860亿个金原子核,折合质量大概是——29皮克。按1000元/克计算,这点黄金值0.0000029分钱。

总之,“炼金”是真的,但想靠它发财?你连个二维码都扫不起。

大型强子对撞机升级,效益超过成本

科技日报讯 (记者刘园园)欧洲核子研究中心(CERN)官网日前发布消息称,一个经济学家团队最近对欧洲大型强子对撞机(LHC)升级项目所产生的社会成本效益进行了分析,结论认为,从大型强子对撞机升级项目中获得的社会经济和文化层面的效益——不包括潜在的科学发现,超过它的总体资金投入。

所谓大型强子对撞机升级项目,是指2025年大型强子对撞机将在性能方面进行重大升级,成为高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)。升级之后,每次质子束穿过巨大的探测器,每秒每平方厘米粒子发生对撞的数量将提升5—10倍。这次升级在材料和人事方面的总投入是29亿瑞士法郎,将使大型强子对撞机的寿命和潜能延长至2038年。

意大利米兰大学经济学教授马西莫·弗洛里奥及其同事一起进行了这项研究。马西莫介绍,在他们设计的分析模型中,效益指标包括技术溢出、科学文献发表、人才培养、创新效益、文化效益、公共利益价值等;而成本指标包括资金投入、科学家劳动成本、其他人事成本、其他运营成本、环境影响等。

该团队分析认为,单纯从经济层面来看,高亮度大型强子对撞机项目的效益成本比率大约是1.8。也就是说,在高亮度大型强子对撞机项目中每投入1瑞士法郎,大约将产生1.8瑞士法郎的社会效益。

据分析,高亮度大型强子对撞机项目产生的效益中,人才培养占39%,其中包括对博士生、博士后等年轻科学家的训练;技术溢出占38%,其中包括与产业界合作来研发和推出新技术;文化效益占6%,其中包括现场参观和科学展览;科学文献发表占6%;公共利益价值占11%。

马西莫总结说,即使对于基础科学研究而言,其产生的社会效益也是有可能大于成本支出的。这些科学研究产生的社会效益中,技术溢出、人才培养、文化效益等指标是可测量的,而产生的所谓“无用”的知识则是不可估量的效益。“今天我们在科学领域的投入,未来人们将会发现它的用处和价值。”马西莫说。

责编:李文瑶

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