Máy gia tốc hạt lớn biến chì thành vàng: Giấc mơ giả kim thuật trở thành hiện thực

Theo dõi tạp chí Điện tử và Ứng dụng trên
Máy gia tốc hạt lớn (LHC) biến chì thành vàng, hiện thực hóa giấc mơ giả kim thuật cổ đại bằng va chạm hạt năng lượng cao, tạo 89.000 hạt nhân vàng/giây.
Sự thúc đẩy của Công nghệ tiên tiến trong quá trình tiến hóa tiếp theo của loài người Sự thúc đẩy của Công nghệ tiên tiến trong quá trình tiến hóa tiếp theo của loài người
Phát minh vật liệu bền nhất từ công nghệ Nano DNA và thủy tinh Phát minh vật liệu bền nhất từ công nghệ Nano DNA và thủy tinh
Trung quốc phát minh tiêu chuẩn tần số kép trong đồng hồ nguyên tử Trung quốc phát minh tiêu chuẩn tần số kép trong đồng hồ nguyên tử

Giấc mơ của các nhà giả kim thuật thời trung cổ đã trở thành hiện thực theo cách mà họ không thể tưởng tượng. Các nhà khoa học tại Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu (CERN) vừa công bố một thành tựu đột phá: đo lường trực tiếp quá trình biến đổi nguyên tử chì thành vàng trong các va chạm hạt năng lượng cao tại Máy gia tốc Hạt lớn (LHC).

Máy gia tốc hạt lớn biến chì thành vàng: Giấc mơ giả kim thuật trở thành hiện thực
Thí nghiệm tận dụng khả năng của LHC để tăng tốc hạt nhân chì lên gần tới tốc độ ánh sáng. Ảnh: CERN

Giải mã truyền thuyết giả kim

Trong suốt nhiều thế kỷ, giấc mơ biến đổi kim loại thông thường thành vàng đã ám ảnh tâm trí con người. Các nhà giả kim thuật cổ đại miệt mài tìm kiếm "chrysopoeia", quá trình chuyển hóa vàng từ các kim loại khác. Tuy nhiên, khoa học hiện đại đã chứng minh điều mà các nhà giả kim thuật không biết: chì và vàng là hai nguyên tố hóa học riêng biệt, và các phương pháp hóa học không thể biến đổi chúng.

"Biến kim loại cơ bản chì thành kim loại quý vàng từng là giấc mơ của các nhà giả kim thuật thời trung cổ," nhóm nghiên cứu tại CERN cho biết. "Mãi sau này người ta mới hiểu rằng chì và vàng là những nguyên tố hóa học khác nhau và các phương pháp hóa học hoàn toàn bất lực trong việc biến đổi chúng."

Điều mà các phương pháp hóa học không làm được, vật lý hạt nhân hiện đại đã thực hiện thành công dù ở quy mô cực nhỏ và trong thời gian cực ngắn.

Phương pháp nghiên cứu đột phá

Thành tựu này đạt được nhờ phương pháp tiếp cận đổi mới của nhóm hợp tác ALICE. Họ tập trung nghiên cứu các va chạm "suýt chạm" giữa các hạt nhân chì di chuyển gần bằng tốc độ ánh sáng trong máy gia tốc hạt lớn (LHC) lớn nhất thế giới.

Trong những khoảnh khắc va chạm, các trường điện từ cực kỳ mạnh được tạo ra, giải phóng hàng loạt photon ảo. Những photon này tương tác với các hạt nhân chì, khiến chúng mất đi proton. Điểm then chốt nằm ở đây: khi một hạt nhân chì với 82 proton mất đi 3 proton, nó biến đổi thành một hạt nhân vàng với 79 proton.

Để xác định sự tồn tại của các hạt nhân vàng mới hình thành, các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy đo nhiệt lượng độ không ALICE (ALICE ZDCs), một thiết bị tiên tiến có thể phát hiện và phân tích dấu hiệu của các quá trình biến đổi hạt.

"Nhờ khả năng độc đáo của ALICE ZDCs, phân tích hiện tại là nghiên cứu đầu tiên phát hiện và phân tích có hệ thống dấu hiệu sản xuất vàng tại LHC theo phương pháp thực nghiệm," Uliana Dmitrieva từ nhóm hợp tác ALICE giải thích.

Thách thức trong phát hiện kỳ diệu

Phát hiện này càng ấn tượng hơn khi hiểu được độ phức tạp của thí nghiệm. Thiết bị phát hiện phải đủ nhạy để phân biệt giữa các va chạm trực diện tạo ra hàng nghìn hạt với các va chạm chỉ tạo ra vài hạt, điều này thực sự thách thức khả năng kỹ thuật hiện đại.

"Thật ấn tượng khi thấy các máy dò của chúng tôi xử lý được các va chạm trực diện tạo ra hàng nghìn hạt, đồng thời cũng nhạy với các va chạm chỉ tạo ra vài hạt mỗi lần, cho phép nghiên cứu các quá trình 'biến đổi hạt nhân' điện từ hiếm gặp," Tiến sĩ Marco Van Leeuwen, người phát ngôn của ALICE nhấn mạnh.

Vàng từ LHC: Thực tế về con số

Phân tích của nhóm nghiên cứu cho thấy LHC hiện tại sản xuất vàng với tốc độ đỉnh điểm khoảng 89.000 hạt nhân mỗi giây trong các va chạm chì-chì tại điểm tương tác ALICE. Con số này thoạt nghe rất ấn tượng, nhưng thực tế lại khá khiêm tốn khi quy đổi ra khối lượng.

Trong toàn bộ Giai đoạn 2 hoạt động của LHC (2015-2018), khoảng 86 tỷ hạt nhân vàng đã được tạo ra tại bốn thí nghiệm chính. Tuy nhiên, về khối lượng, tổng số vàng này chỉ tương đương với 29 picogam (2,9 × 10^-11 g), một lượng vô cùng nhỏ, thậm chí không thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Thêm vào đó, "vàng" được tạo ra trong quá trình này rất ngắn ngủi. Các hạt nhân vàng năng lượng cao chỉ tồn tại trong một phần rất nhỏ của giây trước khi va chạm với cơ sở hạ tầng của LHC và phân rã.

Ý nghĩa vượt ra ngoài giấc mơ giả kim

Mặc dù việc tạo ra vàng từ chì trong LHC là một thành tựu đáng kinh ngạc, nghiên cứu này còn mang nhiều ý nghĩa sâu sắc hơn cho khoa học hiện đại. Nó không chỉ là sự hoàn thiện mang tính biểu tượng của giấc mơ giả kim thuật cổ đại, mà còn cung cấp những hiểu biết quý giá về các quá trình vật lý cơ bản.

"Kết quả cũng kiểm tra và cải thiện các mô hình lý thuyết về phân rã điện từ, ngoài giá trị vật lý nội tại của chúng, được sử dụng để hiểu và dự đoán sự mất mát chùm tia, giới hạn chính đối với hiệu suất của LHC và các máy va chạm trong tương lai," John Jowett từ nhóm hợp tác ALICE cho biết.

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về trạng thái plasma quark-gluon, một trạng thái vật chất cực kỳ nóng và đặc được cho là đã tồn tại trong vũ trụ sơ khai, khoảng một phần triệu giây sau Vụ nổ lớn. Bằng cách tái tạo và nghiên cứu trạng thái vật chất này, các nhà khoa học mở ra cánh cửa để hiểu sâu hơn về nguồn gốc của vật chất trong vũ trụ mà chúng ta biết ngày nay.

Tương lai của "giả kim thuật hiện đại"

Dù máy gia tốc hạt lớn hiện tại không thể thay thế các mỏ vàng, thí nghiệm này đặt nền móng cho hiểu biết sâu hơn về biến đổi hạt nhân và có thể dẫn đến các ứng dụng mới trong tương lai. Khả năng chuyển đổi giữa các nguyên tố trong điều kiện kiểm soát mở ra triển vọng cho các lĩnh vực như y học hạt nhân, công nghệ năng lượng và khoa học vật liệu.

Một điểm đáng chú ý là các nhà khoa học đã thực hiện được điều mà các nhà giả kim thuật chỉ mơ ước, nhưng với sự hiểu biết sâu sắc và chính xác về cơ chế vật lý. Đây không còn là "phép thuật" hay "giả kim", mà là khoa học đỉnh cao, được thực hiện trong phòng thí nghiệm hiện đại nhất thế giới.

Mặc dù lượng vàng được tạo ra từ thí nghiệm này vô cùng nhỏ bé và không tồn tại lâu, thành tựu này vẫn đánh dấu một bước tiến quan trọng trong khoa học hiện đại. Nó không chỉ khép lại giấc mơ của các nhà giả kim thuật cổ đại, mà còn mở ra những khả năng mới cho vật lý hạt nhân. Thông qua máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới, ranh giới giữa các nguyên tố hóa học không còn là rào cản không thể vượt qua, một minh chứng cho sức mạnh của khoa học hiện đại trong việc biến những điều tưởng chừng không thể thành hiện thực.

Có thể bạn quan tâm

Trung Quốc phóng 12 vệ tinh để xây dựng siêu máy tính đầu tiên trên quỹ đạo

Trung Quốc phóng 12 vệ tinh để xây dựng siêu máy tính đầu tiên trên quỹ đạo

Vũ trụ - Thiên văn
Trung Quốc phóng 12 vệ tinh để xây dựng siêu máy tính trên quỹ đạo, mở ra khả năng xử lý dữ liệu trực tiếp, từ đó giảm thiểu tắc nghẽn truyền dữ liệu từ không gian xuống Trái Đất.
Lý thuyết Stephen Hawking giúp các nhà khoa học tính toán tuổi thọ vũ trụ ngắn hơn dự đoán

Lý thuyết Stephen Hawking giúp các nhà khoa học tính toán tuổi thọ vũ trụ ngắn hơn dự đoán

Vũ trụ - Thiên văn
Sử dụng lý thuyết bức xạ Hawking, nhóm nghiên cứu từ Đại học Radboud (Hà Lan) phát hiện vũ trụ sẽ kết thúc sớm hơn rất nhiều so với ước tính trước đây, mở ra hiểu biết mới về tương lai của vũ trụ.
Công nghệ chân không mới giảm 75% độ xốp trong các sản phẩm in 3D cỡ lớn

Công nghệ chân không mới giảm 75% độ xốp trong các sản phẩm in 3D cỡ lớn

Phát minh khoa học
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) ở Tennessee đã phát triển phương pháp đùn hỗ trợ chân không giúp giảm đáng kể hiện tượng xốp bên trong các chi tiết polymer in 3D kích thước lớn.
Thiết lập thành công đường truyền dữ liệu lượng tử 11 dặm bằng phương pháp truyền photon

Thiết lập thành công đường truyền dữ liệu lượng tử 11 dặm bằng phương pháp truyền photon

Khoa học
Viện Công nghệ Rochester (RIT) và Đại học Rochester vừa hoàn thành việc xây dựng mạng truyền thông lượng tử kết nối hai cơ sở đào tạo qua khoảng cách 11 dặm. Thành tựu này đánh dấu tiến triển quan trọng trong lĩnh vực bảo mật dữ liệu và phát triển hạ tầng mạng máy tính thế hệ mới.
Trung quốc phát minh tiêu chuẩn tần số kép trong đồng hồ nguyên tử

Trung quốc phát minh tiêu chuẩn tần số kép trong đồng hồ nguyên tử

Khoa học
Các nhà khoa học Trung Quốc vừa tạo ra bước đột phá trong lĩnh vực đo lường thời gian khi phát triển thành công tiêu chuẩn tần số quang học kép từ một tập hợp nguyên tử duy nhất, nâng cao đáng kể hiệu suất của đồng hồ nguyên tử.
Xem thêm
Hà Nội
TP Hồ Chí Minh
Đà Nẵng
Nghệ An
Phan Thiết
Quảng Bình
Thừa Thiên Huế
Hà Giang
Hải Phòng
Khánh Hòa
Hà Nội

27°C

Cảm giác: 31°C
sương mờ
T2, 00:00
31°C
T2, 03:00
35°C
T2, 06:00
38°C
T2, 09:00
38°C
T2, 12:00
33°C
T2, 15:00
30°C
T2, 18:00
29°C
T2, 21:00
28°C
T3, 00:00
28°C
T3, 03:00
31°C
T3, 06:00
33°C
T3, 09:00
34°C
T3, 12:00
30°C
T3, 15:00
27°C
T3, 18:00
26°C
T3, 21:00
26°C
T4, 00:00
26°C
T4, 03:00
29°C
T4, 06:00
33°C
T4, 09:00
33°C
T4, 12:00
29°C
T4, 15:00
28°C
T4, 18:00
27°C
T4, 21:00
26°C
T5, 00:00
28°C
T5, 03:00
31°C
T5, 06:00
35°C
T5, 09:00
32°C
T5, 12:00
29°C
T5, 15:00
27°C
T5, 18:00
27°C

Tỷ giáGiá vàng

Ngoại tệ Mua Bán
Tiền mặt Chuyển khoản
Ngân hàng TCB
AUD 16214 16482 17064
CAD 18412 18689 19313
CHF 31004 31382 32033
CNY 0 3530 3670
EUR 28909 29178 30222
GBP 34235 34625 35577
HKD 0 3189 3393
JPY 173 178 184
KRW 0 17 19
NZD 0 15200 15802
SGD 19617 19898 20438
THB 707 770 824
USD (1,2) 25769 0 0
USD (5,10,20) 25808 0 0
USD (50,100) 25836 25870 26225
Cập nhật: 01/06/2025 03:45
Ngoại tệ Mua Bán
Tiền mặt Chuyển khoản
Ngân hàng BIDV
USD 25,840 25,840 26,200
USD(1-2-5) 24,806 - -
USD(10-20) 24,806 - -
GBP 34,618 34,711 35,634
HKD 3,259 3,268 3,368
CHF 31,124 31,221 32,093
JPY 177.09 177.41 185.35
THB 757.54 766.9 820.26
AUD 16,478 16,538 16,980
CAD 18,581 18,641 19,143
SGD 19,823 19,884 20,513
SEK - 2,667 2,759
LAK - 0.92 1.28
DKK - 3,889 4,023
NOK - 2,512 2,603
CNY - 3,578 3,675
RUB - - -
NZD 15,167 15,308 15,753
KRW 17.51 - 19.62
EUR 29,049 29,072 30,308
TWD 786.01 - 951.6
MYR 5,726.13 - 6,459.41
SAR - 6,819.53 7,178.24
KWD - 82,554 87,776
XAU - - -
Cập nhật: 01/06/2025 03:45
Ngoại tệ Mua Bán
Tiền mặt Chuyển khoản
Ngân hàng Agribank
USD 25,830 25,840 26,180
EUR 28,883 28,999 30,108
GBP 34,409 34,547 35,525
HKD 3,251 3,264 3,369
CHF 31,008 31,133 32,052
JPY 176.27 176.98 184.34
AUD 16,354 16,420 16,950
SGD 19,791 19,870 20,414
THB 772 775 809
CAD 18,494 18,568 19,087
NZD 15,224 15,733
KRW 18 19.81
Cập nhật: 01/06/2025 03:45
Ngoại tệ Mua Bán
Tiền mặt Chuyển khoản
Ngân hàng Sacombank
USD 25554 25554 26100
AUD 16364 16464 17032
CAD 18500 18600 19154
CHF 31169 31199 32096
CNY 0 3583.9 0
CZK 0 1125 0
DKK 0 3905 0
EUR 29150 29250 30023
GBP 34593 34643 35745
HKD 0 3270 0
JPY 177.29 178.29 184.84
KHR 0 6.032 0
KRW 0 18 0
LAK 0 1.152 0
MYR 0 6255 0
NOK 0 2510 0
NZD 0 15309 0
PHP 0 440 0
SEK 0 2680 0
SGD 19779 19909 20640
THB 0 737.3 0
TWD 0 850 0
XAU 11125000 11125000 11725000
XBJ 11100000 11100000 11725000
Cập nhật: 01/06/2025 03:45
Ngoại tệ Mua Bán
Tiền mặt Chuyển khoản
Ngân hàng OCB
USD100 25,840 25,890 26,190
USD20 25,840 25,890 26,190
USD1 25,840 25,890 26,190
AUD 16,383 16,533 17,607
EUR 29,159 29,309 30,498
CAD 18,423 18,523 19,849
SGD 19,838 19,988 20,469
JPY 177.5 179 183.72
GBP 34,628 34,778 35,578
XAU 11,598,000 0 11,852,000
CNY 0 3,464 0
THB 0 774 0
CHF 0 0 0
KRW 0 0 0
Cập nhật: 01/06/2025 03:45