点铅成金，核反应中竟实现“炼金术”

　　石开

　　瞬间实现“炼金术”

　　不久前世界上最大的粒子加速器、位于瑞士日内瓦的大型强子对撞机（LHC）中出现了铅转变为金的美妙瞬间。

　　粒子加速器是物理学科用于改善对物质理解的基础研究。这个装置能让原子和亚原子大小的带电粒子束，如电子、质子和离子们以接近光速的速度对撞，让研究者探究物质的基本结构和相互作用，这也是我们常说的核电内部运作的原理。

　　至于“铅变金”的狂想，还要从几个世纪前说起。

　　“点铅成金”一直是炼金术士们曾痴迷的，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。

　　可惜的是，他们不懂核物理，也不懂两种不同的元素是没办法靠普通化学手段转化的，各种尝试自然无一例外地以失败告终。

　　昙花一现的金原子

　　从现代化学的微观角度来看，铅和金的原子核差异在于质子数：铅的质子数为82，而金的质子数为79。通过高能核物理实验，也就是用前面提到过的LHC，能“暴力拆解”铅的原子核，从而实现铅到金的飞跃。

　　实验中科学家发现，当两个铅原子核被加速到接近光速时，它们的电磁场会被压缩；当两个铅原子核以极近的距离（约原子核直径的万分之一）高速掠过时，铅原子核的82 个质子会爆发出强大的电磁场，相当于释放出一束高能光子束。

　　这些光子束能量极高，会瞬间像微型炮弹一样击中另一个铅原子核，使其内部激荡，把3 个质子和少量中子挤了出去——金原子核就出现了。

　　把原子尺度的变化放大来解释，它们就像两辆疾驰而过的汽车，在擦肩而过时，一辆车的大灯发出的强光“削掉”了另一辆车上的零件，将它从卡车变成轿车。其实在这种大型铅原子撞击实验中，每秒都会产生89000 颗金原子核，听起来很多吗？

　　但其实这些金原子只是昙花一现，在百万分之一秒内就会破裂消失；况且就算有860 亿个金原子，组合在一起也不过29 皮克，相当于一粒沙的万亿分之一，所以梦想着靠铅发财是不可能了。

　　这个实验最重要的意义就是帮助科学家们了解宇宙中那些比铁还重的元素是怎么产生的，这可是研究超新星爆炸、黑洞等发生或形成的必经之路，所以才要把原子核们撞来撞去。