Teilchenbeschleuniger: Am LHC wird Blei in Gold verwandelt
Daten eines Experiments zur Untersuchung des Universums(öffnet im neuen Fenster) kurz nach dem Urknall am Cern(öffnet im neuen Fenster) haben gezeigt, dass beim Zusammenstoß von Blei-Ionen bei annähernd Lichtgeschwindigkeit insgesamt 86 Milliarden Atomkern von Gold entstanden sind. Sie zerfielen nach wenigen Mikrosekunden oder prallten in die äußere Struktur des Teilchenbeschleunigers.
Der Traum jedes Alchemisten wurde damit wahr – irgendwie zumindest. Das Gesamtgewicht des Goldes, produziert über einen Zeitraum von 3 Jahren beläuft sich allerdings auf gerade einmal 30 Pikogramm, den billionsten Teil eines Gramms. Noch dazu handelte es sich nicht um stabiles 197 Gold, sondern um 203 Gold mit einer entsprechend minimalen Halbwertzeit, das sofort in Neutronen, Protonen und kleinere Elemente zerfällt.
Es entstand, wenn Blei-Ionen nicht zentral aufeinander trafen, sondern sich haarscharf verfehlten, was eine elektromagnetische Dissoziation im Bleikern auslöste. Daraufhin wurden drei Protonen und zwei Neutronen ausgesendet und aus Blei wurde Gold. Auch die beiden Elemente zwischen Blei und Gold, Thallium und Quecksilber, wurden registriert, aber in kleineren Mengen.
Wofür das Ganze?
Mit einem finanziellen Aufwand in Milliardenhöhe und Jahren wissenschaftlicher Arbeit konnten somit kaum messbare Mengen komplett instabiler Gold-Isotope erzeugt werden. Das Experiment dazu nennt sich Alice(öffnet im neuen Fenster) , ein Akronym für A Large Ion Collider Experiment, also ein Experiment zur Kollision großer Ionen.
Blei ist dafür geradezu perfekt. Das Element ist stabil, noch schwerer als Gold und lässt sich als geladenes Ion, dann komplett ohne Elektronenhülle, nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Prallen anschließend zwei gegenläufig rotierende Blei-Ionen aufeinander, stehen die Chancen gut, Quark-Gluon-Plasma zu erhalten.
Präzise Untersuchungen
Die Bruchstücke von subatomaren Partikeln können sich darin frei bewegen und sind nicht als Neutronen, Protonen und Elektronen gebunden. Kurzzeitig soll das Universum nach dem Urknall genau so ausgesehen haben.
Zudem zeigen die Ergebnisse die Fähigkeiten der Messinstrumente, die winzige Teilchenmengen aufspüren können. Das installierte Kalorimeter zählt die Photon-Kern-Interaktionen, die bei der Aussendung von Protonen aus den Blei-Ionen auftreten.
Dabei ist das Nebenprodukt des Urknallexperiments nicht nur die Verwirklichung alter Alchemistenträume, sondern dient auch zum besseren Verständnis des Prozesses der elektromagnetischen Dissoziation, der Atomkerne destabilisiert bis hin zur Erzeugung leichterer Elemente.