CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) yürütülen deneylerde, kurşun atomlarının bir kısmının altına dönüştüğü tespit edildi. Ortaçağ simyacılarının yüzyıllar boyunca peşinden koştuğu “kurşunu altına çevirme” hayali, modern nükleer fizik sayesinde sınırlı da olsa gerçek oldu.
LHC’de Kurşun-Altın Dönüşümü
CERN’de ALICE dedektörünü kullanan bilim insanları, LHC’nin ikinci çalışma döneminde (2015-2018), kurşun atomlarının üç proton kaybederek altına dönüştüğünü gözlemledi. Bu süreçte yaklaşık 86 milyar altın çekirdeği üretildi. Ancak bu sayı etkileyici görünse de toplamda sadece 29 pikogram (trilyonda bir gramın binde biri) altına karşılık geliyor.
Dönüşümün Mekanizması: Elektromanyetik Ayrışma
Bu dönüşüm, kurşun çekirdeklerinin doğrudan çarpışmadığı, birbirlerine çok yakın geçtiği ultra-çevresel çarpışmalar sırasında gerçekleşiyor. Kurşun atomları 82 proton içerdiği için çevresinde oldukça güçlü bir elektromanyetik alan oluşturur. Işık hızına çok yakın hızlarda hareket eden bu çekirdekler, fotonlar aracılığıyla diğer çekirdekleri etkileyerek proton ve nötron kopmasına neden olur. Bu etkileşim sonucu, kurşun çekirdeğinden üç proton ayrıldığında, geriye 79 protonlu bir altın çekirdeği kalır.
ALICE Dedektörünün Rolü
ALICE deneyinde kullanılan sıfır derece kalorimetreler (ZDC), bu nadir olayları tespit etmede kritik rol oynadı. Dedektörler, fotonların neden olduğu parçalanma süreçlerinde fırlayan nötron ve protonları izleyerek, hangi elementlerin oluştuğunu belirledi.
ALICE işbirliğinden Marco Van Leeuwen konuyla ilgili şunları söylüyor:
“Dedektörlerimizin hem binlerce parçacığın üretildiği çarpışmalara hem de yalnızca birkaç parçacığın üretildiği süreçlere duyarlı olması oldukça etkileyici. Bu sayede elektromanyetik ‘nükleer dönüşüm’ süreçlerini de inceleyebiliyoruz.”
Ne Kadar Altın Üretildi?
LHC’nin ışın parlaklığı zamanla arttığı için üçüncü çalışma döneminde (2022-2025), ikinci döneme kıyasla yaklaşık iki kat daha fazla altın üretildi. Ancak bu miktar hâlâ ticari veya mücevher üretimi için anlamlı olmayacak kadar küçük. Yani, teknik olarak mümkün olsa da kurşunu altına çevirerek zengin olmak bir hayal olarak kalmaya devam ediyor.
Bilimsel ve Pratik Önemi
Bu deney, sadece altın üretimiyle değil, aynı zamanda elektromanyetik ayrışma süreçlerinin anlaşılması açısından da önemli. Bu tür süreçler, çarpıştırıcılarda ışın kayıplarının modellenmesinde ve gelecekteki yüksek enerjili hızlandırıcıların tasarlanmasında önemli rol oynayabilir.
ALICE işbirliğinden John Jowett şöyle diyor:
“Elde ettiğimiz veriler, elektromanyetik ayrışmanın teorik modellerini test etmemizi sağlıyor. Bu modeller, sadece temel fiziğe değil, aynı zamanda çarpıştırıcıların performansının optimize edilmesine de katkı sağlıyor.”
Ek Bilgi: Simya’dan Bilime
Kurşunu altına dönüştürme fikri, Hrisopoeia (Chrysopoeia) adıyla bilinen ve simyacıların en büyük hedeflerinden biriydi. O dönemlerde kurşun ve altının benzer yoğunluklara sahip olmaları, bu dönüşümün mümkün olabileceği fikrini doğurmuştu. Ancak elementlerin kimyasal yapılarına dair bilgiler sınırlıydı. Modern bilim ise bu dönüşümün ancak nükleer reaksiyonlarla, yani çekirdeğin kendisine müdahale edilerek mümkün olduğunu ortaya koydu.
