作者段跃初

在科学的奇妙世界里，一些看似只存在于神话和幻想中的事情，正逐渐成为现实。最近，欧洲核子研究中心（CERN）的物理学家们通过大型强子对撞机（LHC）完成了一项惊人的实验——短暂地将铅变成了金。这一成果不仅实现了17世纪炼金术士们的古老梦想，也为现代物理学研究开辟了新的视角。

几个世纪前，炼金术士们曾痴迷于将铅转变为黄金的想法，这一概念被称为“点金术”（chrysopoeia）。他们相信，通过神秘的方法和“魔法石”，能够实现普通金属到贵金属的转变。然而，由于当时科学知识的局限，他们的尝试无一例外地以失败告终。从现代化学的角度来看，铅和金是两种不同的元素，铅的质子数为82，而金的质子数为79，这种质子数的差异使得通过普通化学手段实现元素转变成为不可能。

那么，现代物理学家是如何做到这一点的呢？答案就在于大型强子对撞机（LHC）。这台位于瑞士日内瓦附近的巨大科学装置，是世界上最大的粒子加速器。它通过让粒子以接近光速的速度对撞，模拟宇宙大爆炸后的极端条件，从而探索物质的基本结构和相互作用。

在LHC的实验中，研究人员让铅离子以99.999993%的光速相互对撞。当两个铅离子“擦身而过”而非正面碰撞时，离子周围的强电磁场会产生能量脉冲。这个能量脉冲的力量非常强大，足以导致迎面而来的铅核喷射出3个质子。这样一来，铅（82个质子）就神奇地转变为金（79个质子），实现了古代炼金术士们梦寐以求的“点铅成金”。

当然，这种通过LHC产生的黄金与我们日常生活中见到的黄金有着很大的不同。首先，它的存在时间极其短暂。根据研究团队发布的分析报告，在2015至2018年间，LHC对撞产生了860亿个金原子核，总质量约29皮克（万亿分之一克）。这些不稳定的高速运动的金原子核平均仅存在约1微秒，就会撞击实验装置或衰变为其他粒子。其次，这种“点铅成金”的过程成本极其高昂。LHC本身的建造和运行就耗费了数十亿美元，每一次实验的能源消耗和设备维护费用也是天文数字。因此，从经济角度来看，目前这种方法并不适合大规模生产黄金。

尽管如此，这一实验成果仍然具有重要的科学意义。一方面，它为研究元素嬗变和原子核反应提供了宝贵的数据和实验依据。通过精确测量和分析铅离子对撞产生金原子核的过程，物理学家们可以更好地理解原子核内部的结构和相互作用，验证和完善相关的理论模型。另一方面，这一实验也展示了人类在探索物质世界奥秘方面所取得的巨大进步。从古代炼金术士的盲目尝试，到现代物理学家利用高科技手段实现元素转变，这背后是科学方法和技术的不断发展。

此外，这一发现还有助于提升对大型强子对撞机性能的理解。在大型强子对撞机中，每秒会发生4000万次粒子束碰撞，每次质子 - 质子碰撞（称为“事件”）可能会喷出数百个粒子。理解光子如何改变原子核，对于控制束流质量和稳定性至关重要，而这直接关系到LHC未来能否开展更深入、更精确的物理实验。

虽然我们目前还无法利用这种方法来大规模制造黄金，但这一科学突破无疑让我们对物质世界的本质有了更深刻的认识。也许在未来，随着科学技术的进一步发展，“点铅成金”不再仅仅是一个短暂的科学奇迹，而是能够为人类带来实际利益的实用技术。

参考文献：

1. CERN Physicists Achieve Lead-to-Gold Conversion at LHC. (2025, May 12). Baltimore Chronicle. https://baltimorechronicle.com/tekhnologii/2025/05/12/cern-large-hadron-collider-converts-lead-into-gold/amp/

2. Scientists briefly turn lead into gold using the Large Hadron Collider. (2025, May 12). New Atlas. https://newatlas.com/physics/lead-gold-lhc-alice-cern/

3. Large Hadron Collider Physicists Turn Lead into Gold—For a Fraction of a Second. (2025, May 9). Living Letter Press. https://livingletterpress.com/large-hadron-collider-physicists-turn-lead-into-gold-for-a-fraction-of-a-second/

来源: 科普文讯