Tóm tắt
Giấc mơ biến chì thành vàng được hiện thực hóa trong điều kiện phòng thí nghiệm khi các nhà khoa học tại Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (Evropská organizace pro jaderný výzkum) ở Geneva, Thụy Sĩ, ghi nhận hạt nhân vàng sinh ra lúc hạt nhân chì lướt sát nhau trong máy gia tốc. Tuy nhiên, các phép đo tiếp theo sẽ phải trì hoãn vài năm vì hệ thống đang tạm dừng để hiện đại hóa.
Ở cấp độ hạt nhân, chì có 82 proton còn vàng có 79, nên nếu hạt nhân chì mất đi ba proton sẽ trở thành vàng; điều này không thể bằng phản ứng hóa học nhưng khả thi bằng tương tác hạt nhân. Nhóm thí nghiệm ALICE tại Máy Va chạm Hadron Lớn (Velký hadronový urychlovač, LHC) đã lần đầu phân tích có hệ thống các dấu vết hình thành vàng trong dữ liệu, theo thông tin chính thức công bố vào tháng 5 năm trước.
LHC là máy gia tốc hạt mạnh nhất thế giới, đặt trong đường hầm tròn dài 27 km chạy giữa dãy Jura (Pháp) và vùng hồ Geneva (Thụy Sĩ), nơi các chùm hạt được gia tốc gần tốc độ ánh sáng rồi cho va chạm. Thiết bị vận hành từ năm 2008 và góp phần xác nhận boson Higgs vào năm 2012.
Mục tiêu chính của các va chạm hạt nhân không phải tạo kim loại quý mà tái tạo điều kiện của vũ trụ sơ khai. Khi các hạt nhân nặng va chạm ở năng lượng cực cao, chúng có thể tạo thành plasma quark–gluon, trạng thái vật chất siêu nóng đặc từng lấp đầy vũ trụ trong những microgiây đầu tiên. Tháng 7 vừa qua, dữ liệu cho thấy tín hiệu plasma này cũng xuất hiện với va chạm các hạt nhân nhẹ như oxy và neon, không chỉ với chì.
Vàng trong thí nghiệm lại hình thành theo cơ chế khác: các hạt nhân chì mang điện lớn tạo ra trường điện từ mạnh, và khi chúng lướt sát, trường này có thể bứt ra proton và neutron khỏi hạt nhân kia (phân rã điện từ). Nếu mất ba proton, hạt nhân còn lại là vàng. Phân tích cho thấy trong Run 2 (2015–2018), bốn thí nghiệm chính đã tạo ra khoảng 86 tỷ hạt nhân vàng với tổng khối lượng chỉ 29 picogram; sang Run 3 từ năm 2022, đến tháng 5 năm 2025 lượng vàng tích lũy đã gần gấp đôi Run 2.
Số vàng này không có giá trị sử dụng và còn gây hại cho vận hành: các hạt nhân vàng có điện tích khác nên không được nam châm giữ đúng quỹ đạo, nhanh chóng rơi khỏi chùm và đập vào ống chùm tia, làm tăng thất thoát hạt và giới hạn hiệu năng. Ngày 29 tháng 6, LHC đã tắt máy theo kế hoạch, bước vào giai đoạn Long Shutdown 3 kéo dài khoảng bốn năm; các thí nghiệm liên quan sẽ chỉ có thể tiếp tục sau khi nâng cấp hoàn tất, dự kiến gần 2030.
Ở cấp độ hạt nhân, chì có 82 proton còn vàng có 79, nên nếu hạt nhân chì mất đi ba proton sẽ trở thành vàng; điều này không thể bằng phản ứng hóa học nhưng khả thi bằng tương tác hạt nhân. Nhóm thí nghiệm ALICE tại Máy Va chạm Hadron Lớn (Velký hadronový urychlovač, LHC) đã lần đầu phân tích có hệ thống các dấu vết hình thành vàng trong dữ liệu, theo thông tin chính thức công bố vào tháng 5 năm trước.
LHC là máy gia tốc hạt mạnh nhất thế giới, đặt trong đường hầm tròn dài 27 km chạy giữa dãy Jura (Pháp) và vùng hồ Geneva (Thụy Sĩ), nơi các chùm hạt được gia tốc gần tốc độ ánh sáng rồi cho va chạm. Thiết bị vận hành từ năm 2008 và góp phần xác nhận boson Higgs vào năm 2012.
Mục tiêu chính của các va chạm hạt nhân không phải tạo kim loại quý mà tái tạo điều kiện của vũ trụ sơ khai. Khi các hạt nhân nặng va chạm ở năng lượng cực cao, chúng có thể tạo thành plasma quark–gluon, trạng thái vật chất siêu nóng đặc từng lấp đầy vũ trụ trong những microgiây đầu tiên. Tháng 7 vừa qua, dữ liệu cho thấy tín hiệu plasma này cũng xuất hiện với va chạm các hạt nhân nhẹ như oxy và neon, không chỉ với chì.
Vàng trong thí nghiệm lại hình thành theo cơ chế khác: các hạt nhân chì mang điện lớn tạo ra trường điện từ mạnh, và khi chúng lướt sát, trường này có thể bứt ra proton và neutron khỏi hạt nhân kia (phân rã điện từ). Nếu mất ba proton, hạt nhân còn lại là vàng. Phân tích cho thấy trong Run 2 (2015–2018), bốn thí nghiệm chính đã tạo ra khoảng 86 tỷ hạt nhân vàng với tổng khối lượng chỉ 29 picogram; sang Run 3 từ năm 2022, đến tháng 5 năm 2025 lượng vàng tích lũy đã gần gấp đôi Run 2.
Số vàng này không có giá trị sử dụng và còn gây hại cho vận hành: các hạt nhân vàng có điện tích khác nên không được nam châm giữ đúng quỹ đạo, nhanh chóng rơi khỏi chùm và đập vào ống chùm tia, làm tăng thất thoát hạt và giới hạn hiệu năng. Ngày 29 tháng 6, LHC đã tắt máy theo kế hoạch, bước vào giai đoạn Long Shutdown 3 kéo dài khoảng bốn năm; các thí nghiệm liên quan sẽ chỉ có thể tiếp tục sau khi nâng cấp hoàn tất, dự kiến gần 2030.