لطالما كان تحويل الرصاص، المعدن الرمادي الرخيص، إلى الذهب النفيس حلمًا يراود “الخيميائيين” في العصور الوسطى، فيما عُرف بمحاولة “الخيمياء الذهبية”. ومع أن الرصاص والذهب متشابهان من حيث الكثافة، إلا أن العلماء أدركوا لاحقًا أنهما عنصران كيميائيان مختلفان تمامًا، ولا يمكن تحويل أحدهما إلى الآخر عبر الوسائل الكيميائية التقليدية.
مع تقدم الفيزياء النووية في القرن العشرين، أصبح معروفًا أن العناصر الثقيلة يمكن أن تتحول إلى عناصر أخرى، سواء بشكل طبيعي عبر التحلل الإشعاعي، أو صناعيًا باستخدام قذف بالنيوترونات أو البروتونات. وقد سبق تصنيع الذهب بهذه الطرق، لكن هذه التجربة وثّقت لأول مرة تحويل الرصاص إلى ذهب عبر آلية جديدة تحدث خلال تصادمات قريبة بين نوى الرصاص داخل مفاعل الهادرونات.
في حالات التصادم المباشر عالي الطاقة بين نوى الرصاص في LHC، يتكوّن ما يُعرف بـ”بلازما الكوارك-غلوون”، وهي حالة مادية كثيفة وساخنة يُعتقد أنها ملأت الكون قبل مليون جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم. لكن في التصادمات القريبة دون تلامس، تتولد مجالات كهرومغناطيسية شديدة يمكن أن تُحدث تفاعلات بين الفوتونات والنوى، فتفتح الباب أمام ظواهر نووية أخرى.
نظرًا لاحتواء نواة الرصاص على 82 بروتونًا، فإن المجال الكهرومغناطيسي المحيط بها قوي جدًا. ومع سرعتها الفائقة داخل المفاعل (تصل إلى 99.999993% من سرعة الضوء)، تنضغط خطوط المجال لتتحول إلى نبضات فوتونية قصيرة العمر. أحيانًا، تُحفّز هذه النبضات عملية تُسمى “التفكك الكهرومغناطيسي”، حيث يتسبب الفوتون في إخراج عدد قليل من البروتونات أو النيوترونات من النواة. ولإنتاج الذهب (الذي يحتوي على 79 بروتونًا)، يجب إزالة ثلاثة بروتونات من نواة الرصاص.
وقال ماركو فان لووين، المتحدث باسم فريق البحث: “من المدهش أن كاشفاتنا قادرة على التعامل مع التصادمات المباشرة التي تُنتج آلاف الجسيمات، وفي الوقت نفسه ترصد التصادمات الدقيقة التي لا تُنتج سوى عدد قليل من الجسيمات، مما يتيح لنا دراسة عمليات التحول النووي الكهرومغناطيسية”.
وفقًا لتحليل العلماء، خلال فترة تشغيل المفاعل الثانية (2015–2018)، تم إنتاج نحو 86 مليار نواة ذهبية في التجارب الأربع الكبرى، أي ما يعادل 29 بيكوغرامًا فقط. ومع زيادة قدرات المفاعل بفضل التحسينات التقنية، أنتجت فترة التشغيل الثالثة تقريبًا ضعف كمية الذهب مقارنة بالفترة السابقة، لكنها لا تزال تساوي جزءًا تريليونيًا من الكمية المطلوبة لصناعة قطعة مجوهرات واحدة. بعبارة أخرى، تحقق حلم الخيميائيين تقنيًا، لكن آمالهم بالثراء ذهبت أدراج الرياح.