Článek
Olovo a zlato jsou na první pohled zcela odlišné kovy. Na úrovni atomového jádra se ale liší překvapivě málo. Jádro olova obsahuje 82 protonů, zlato jich má 79. Pokud tedy atomové jádro olova o tři protony „přijde“, vznikne jádro zlata.
Běžnou chemickou reakcí toho dosáhnout nelze. Jaderná fyzika ale přeměnu umožňuje a vědcům z experimentu ALICE ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) se ji podařilo zachytit a změřit. „Současná analýza je první, která experimentálně systematicky zachytila a analyzovala stopy vzniku zlata v LHC,“ uvádí oficiální tisková zpráva CERNu z loňského května.
Velký hadronový urychlovač
Přístroj, známý též jako LHC (Large Hadron Collider), je největší a nejvýkonnější urychlovač částic na světě. Nachází se v podzemním tunelu mezi pohořím Jura ve Francii a Ženevským jezerem ve Švýcarsku.
Zařízení tvoří kruhový tunel o délce 27 kilometrů, v němž jsou částice urychlovány téměř na rychlost světla a následně jsou přivedeny ke srážce. Urychlovač byl spuštěn v roce 2008 a v roce 2012 sehrál klíčovou roli při potvrzení existence tzv. Higgsova bosonu.
Malý Velký třesk v laboratoři
Smyslem srážek atomových jader v urychlovači samozřejmě není výroba drahých kovů. Vědci pomocí nich mimo jiné zkoumají podmínky, které panovaly ve vesmíru krátce po Velkém třesku.
Když se dvě jádra olova při obrovské energii srazí, může na malý okamžik vzniknout takzvané kvark-gluonové plazma neboli extrémně horký a hustý stav hmoty, který podle současných vědeckých představ vyplňoval raný vesmír během prvních mikrosekund po jeho vzniku.
Z tohoto důvodu se o podobných pokusech někdy zjednodušeně mluví jako o vytvoření „malého Velkého třesku“. Letos v červenci CERN oznámil, že experimenty na LHC našly další známky vzniku kvark-gluonového plazmatu také při srážkách lehčích jader kyslíku a neonu, nejen těžkého olova.
Jak ukrást atomu proton
Zlato ale vzniká jiným způsobem. Olověná jádra se nemusejí vůbec srazit, stačí, když se velmi těsně minou. Jádra olova se v urychlovači pohybují rychlostí blízkou rychlosti světla a nesou velký elektrický náboj. V jejich okolí proto vznikají silná elektromagnetická pole.
Když dvě jádra proletí těsně kolem sebe, může pole jednoho z nich rozrušit druhé natolik, že z jádra vyrazí několik protonů a neutronů. Analýza experimentu ALICE ukázala, že během druhého provozního období LHC, označovaného jako Run 2, vzniklo v letech 2015 až 2018 ve čtyřech hlavních experimentech přibližně 86 miliard jader zlata. Jejich celková hmotnost ale činila pouhých 29 pikogramů, tedy 29 biliontin gramu.
V následujícím provozním období Run 3, které začalo v roce 2022, produkce vzrostla. Již v květnu 2025 CERN uvedl, že vzniklo téměř dvojnásobné množství zlata než za celé období Run 2.
Ilustrace znázorňuje těsné míjení jader olova. Při takzvané elektromagnetické disociaci může jádro přijít o neutrony a protony. Pokud ztratí tři protony, vznikne jádro zlata.
Zlato urychlovači spíše škodí
Význam objevu je především vědecký. Nepatrné množství vzniklého zlata totiž není možné využít. Jádra zlata mají obrovskou energii a zároveň jiný elektrický náboj než původní jádra olova. Magnety LHC je proto nedokážou udržet na stejné dráze.
Jádra ze svazku následně „vypadnou“ a během několika mikrosekund narazí do potrubí nebo dalších částí urychlovače, kde se rozpadnou. Vznik zlata tak postupně přispívá ke ztrátám částic, což omezuje výkon zařízení.
Nové pokusy až za čtyři roky
Další experimenty ale nyní v LHC pokračovat nemohou. Velký hadronový urychlovač byl 29. června plánovaně vypnut a vstoupil do přibližně čtyřleté odstávky označované jako Long Shutdown 3.