मध्ययुगीन किमयागारांनी शिसे सोन्यात बदलण्याचे स्वप्न पाहिले.
आज, आपल्याला माहित आहे की शिसे आणि सोने हे दोन भिन्न घटक आहेत आणि रसायनशास्त्राचे कोणतेही प्रमाण एकमेकांमध्ये बदलू शकत नाही.
परंतु आपले आधुनिक ज्ञान आपल्याला लीड अणू आणि सोन्याच्या अणूमधील मूलभूत फरक सांगते: लीड अणूमध्ये अगदी तीन अतिरिक्त प्रोटॉन असतात. शिशाच्या अणूमधून तीन प्रोटॉन काढून आपण सोन्याचा अणू तयार करू शकतो का?
तो बाहेर वळते म्हणून, आम्ही करू शकता. पण ते सोपे नाही.
महास्फोटानंतर ताबडतोब विश्वाच्या स्थितीची नक्कल करण्याच्या प्रयत्नात अत्यंत उच्च वेगाने शिशाचे अणू एकमेकांवर फोडत असताना, स्वित्झर्लंडमधील लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर येथे ALICE प्रयोगावर काम करणाऱ्या भौतिकशास्त्रज्ञांनी अल्प प्रमाणात सोन्याची निर्मिती केली.
खरं तर, खूप कमी प्रमाणात: एकूण सुमारे 29 ट्रिलियनव्या ग्राम ग्रॅम.
प्रोटॉन कसे चोरायचे
अणूच्या केंद्रकात प्रोटॉन आढळतात. मी ते कसे मागे घेऊ शकतो?
बरं, प्रोटॉनमध्ये इलेक्ट्रिक चार्ज असतो, याचा अर्थ विद्युत क्षेत्र त्यांना खेचू किंवा ढकलू शकते. विद्युत क्षेत्रामध्ये अणु केंद्रक ठेवल्याने हे होऊ शकते.
तथापि, मध्यवर्ती भाग अतिशय कमी पल्ल्याच्या अत्यंत मजबूत बलाने एकत्र धरलेले असतात, ज्याला काल्पनिक भाषेत मजबूत आण्विक बल म्हणून ओळखले जाते. याचा अर्थ असा की प्रोटॉन बाहेर काढण्यासाठी अत्यंत मजबूत विद्युत क्षेत्र आवश्यक आहे, जे वातावरणात विजेचे चटके निर्माण करणाऱ्या विद्युत क्षेत्रापेक्षा सुमारे दशलक्ष पट अधिक मजबूत आहे.
शास्त्रज्ञांनी हे क्षेत्र ज्या प्रकारे तयार केले ते म्हणजे लीड न्यूक्लीचे किरण एकमेकांवर अविश्वसनीयपणे उच्च वेगाने – जवळजवळ प्रकाशाच्या गतीने फायर करणे.
मिस चार्म जवळ
जेव्हा मुख्य केंद्रक एकमेकांवर आदळतात, तेव्हा मजबूत अणुशक्ती कार्यात येते आणि ते पूर्णपणे नष्ट होते. परंतु अधिक सामान्यपणे, केंद्रके एकमेकांच्या जवळ असतात, केवळ इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्तीने एकमेकांवर परिणाम करतात.
इलेक्ट्रिकल चार्ज असलेल्या वस्तूपासून (जसे की प्रोटॉन) दूर जाताना विद्युत क्षेत्राची ताकद खूप लवकर कमी होते. परंतु अगदी कमी अंतरावर, अगदी लहान चार्ज देखील खूप मजबूत फील्ड तयार करू शकतो.
म्हणून जेव्हा एक शिशाचे केंद्रक दुसऱ्या जवळ येते तेव्हा त्यांच्यामधील विद्युत क्षेत्र प्रचंड असते. केंद्रकांमधील झपाट्याने बदलणारे क्षेत्र त्यांना कंपन करते आणि कधीकधी काही प्रोटॉन सोडते. जर एखाद्याने तंतोतंत तीन प्रोटॉन बाहेर काढले तर शिशाचे केंद्रक सोन्यामध्ये बदलेल.
प्रोटॉन मोजा
जर तुम्ही शिशाच्या अणूचे सोन्यात रूपांतर केले तर तुम्हाला ते कसे कळेल? ALICE प्रयोगात, त्यांनी लीड न्यूक्लीयमधून काढून टाकलेले प्रोटॉन मोजण्यासाठी शून्य-डिग्री कॅलरीमीटर नावाचे विशेष डिटेक्टर वापरले.
ते स्वतः सोन्याच्या केंद्रकांचे निरीक्षण करू शकत नाहीत, म्हणून त्यांना त्यांच्याबद्दल अप्रत्यक्षपणे माहित आहे.
लेखकाबद्दल
उलरिक एगेडे हे मोनाश विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक आहेत.
हा लेख मूळतः The Conversation द्वारे प्रकाशित करण्यात आला होता आणि क्रिएटिव्ह कॉमन्स परवान्याअंतर्गत पुन्हा प्रकाशित करण्यात आला होता. मूळ लेख वाचा.
ALICE शास्त्रज्ञांचा असा अंदाज आहे की ते शिशाच्या केंद्रकांच्या किरणांशी टक्कर घेतात, ते प्रति सेकंद सुमारे 89,000 सोन्याचे केंद्रक तयार करतात. त्यांनी इतर घटकांचे उत्पादन देखील पाहिले: थॅलियम, जे तुम्ही शिसेपासून एक प्रोटॉन, तसेच पारा (दोन प्रोटॉन) घेता तेव्हा तुम्हाला मिळते.
रासायनिक प्रक्षोभक
एकदा का लीड न्यूक्लियसचे प्रोटॉन गमावून रूपांतर झाले की, तो आदर्श कक्षेत राहत नाही ज्यामुळे तो लार्ज हॅड्रॉन कोलायडरच्या व्हॅक्यूम बीम ट्यूबमध्ये फिरत राहतो. एका मायक्रोसेकंदात तुम्ही भिंतींवर आदळाल.
हा प्रभाव कालांतराने बीम कमी तीव्र करतो. त्यामुळे, शास्त्रज्ञांसाठी, कोलायडरवर सोन्याचे उत्पादन करणे हे आशीर्वादापेक्षा जास्त त्रासदायक आहे.
तथापि, हे आकस्मिक रसायनशास्त्र समजून घेणे हे प्रयोग समजून घेण्यासाठी आणि भविष्यात मोठ्या प्रयोगांची रचना करण्यासाठी आवश्यक आहे.
