Các nhà khoa học bất ngờ biến chì thành vàng

Theo Space, một nhóm nhà khoa học tại Tổ chức Nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) vừa công bố phát hiện đáng chú ý: họ đã quan sát được hiện tượng biến đổi nguyên tử chì thành nguyên tử vàng tại máy gia tốc hạt lớn (Large Hadron Collider - LHC), cơ sở nghiên cứu vật lý hạt năng lượng cao lớn nhất thế giới.

Kết quả này không đến từ các vụ va chạm trực diện, vốn là phương thức nghiên cứu phổ biến tại LHC, mà thông qua một cơ chế hoàn toàn mới: tương tác gần (near-miss interaction) giữa các hạt nhân nguyên tử.

Khi các hạt nhân chì bay ngang nhau với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng mà không va chạm trực tiếp, chúng tạo ra trường điện từ cực mạnh, đủ để gây ra các phản ứng hạt nhân đặc biệt.

"Trường điện từ phát ra từ hạt nhân chì rất mạnh, do hạt nhân chứa tới 82 proton. Ở tốc độ cực cao trong LHC, trường này bị nén thành dạng xung photon ngắn, đủ để gây ra hiện tượng phân rã điện từ", trích tuyên bố của CERN.

Trong quá trình này, một photon có thể tương tác với hạt nhân chì, khiến nó mất đi ba proton, chuyển hóa thành nguyên tử vàng. Hiện tượng này được gọi là phân rã điện từ (electromagnetic dissociation), và đây là lần đầu tiên nó được ghi nhận có thể dẫn đến sự hình thành vàng một cách tự nhiên trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Thành tựu trên được ghi nhận bởi nhóm nghiên cứu ALICE (A Large Ion Collider Experiment), một trong bốn thí nghiệm lớn tại LHC. Với hệ thống máy đo đặc biệt gọi là zero degree calorimeter (ZDC), các nhà khoa học có thể phát hiện và đếm các tương tác photon - hạt nhân cực kỳ hiếm gặp, từ đó xác định sự xuất hiện của nguyên tử vàng, cũng như các nguyên tử khác như tali, thủy ngân và chì.

Marco Van Leeuwen, người phát ngôn của ALICE, cho biết: "Thật đáng kinh ngạc khi các thiết bị của chúng tôi có thể phân biệt rõ ràng giữa các vụ va chạm tạo ra hàng nghìn hạt và những tương tác chỉ tạo ra một vài hạt, cho phép nghiên cứu sâu về hiện tượng 'giả kim điện từ".

Trong suốt giai đoạn vận hành thứ hai của LHC (2015-2018), ước tính đã có khoảng 86 tỉ nguyên tử vàng được hình thành từ các vụ va chạm giữa hạt nhân chì. Tuy nhiên theo CERN, tổng khối lượng của lượng vàng này chỉ khoảng 29 picogram (2,9 × 10⁻¹¹ gram), tức nhỏ hơn cả một hạt bụi, và các nguyên tử này tồn tại cực kỳ ngắn ngủi, chỉ trong một phần rất nhỏ của giây trước khi phân rã thành các hạt cơ bản khác.

Do đó dù có thể tạo ra vàng bằng phương pháp khoa học, nhưng việc khai thác theo hướng thương mại gần như là bất khả thi.

Mặc dù thế, theo các nhà nghiên cứu, phát hiện này không chỉ có ý nghĩa biểu tượng mà còn giúp kiểm chứng các mô hình lý thuyết về phân rã điện từ, một yếu tố then chốt trong việc tối ưu hiệu suất hoạt động của LHC và các máy gia tốc thế hệ tương lai.

Hiểu rõ hơn về cơ chế phân rã điện từ không chỉ mang lại giá trị khoa học cơ bản mà còn giúp dự đoán và kiểm soát tổn thất chùm tia, yếu tố giới hạn năng lực vận hành của máy gia tốc.

NASA phát hiện 2 ngôi sao đâm nhau dữ dội đến mức tạo ra vàng

Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA (JWST) đã phát hiện hai ngôi sao neutron đâm vào nhau dữ dội, đến mức có thể tạo ra vàng trong không gian.