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新智元报道⑩、【新智元导读】欧洲核子研究中心的大型强子对撞机刚刚实现了一项令人震惊的壮举：将铅转化为黄金①！这一「点石成金」的过程虽然仅持续约一微秒❷，且成本高昂④，却让17世纪炼金术士的梦想在现代物理学中成真❶。

就在刚刚⑧，物理学家们将十七世纪炼金术士的梦想变成了现实④！

LHC实验不会产生大量的金块——但铅离子束中的某些粒子可以在大约一微秒内转化为黄金

好消息是⑤，他们用大型强子对撞机成功地把铅变成了黄金②。

坏消息是⑲，整个过程只有短短一瞬间⑯，而且成本高的吓人②。

这次神奇的「点石成金」术❸，发生在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心⑲。

在耗资数十亿美元建成的LHC中②，铅离子发生了猛烈的对撞⑨。

CERN的ALICE探测器

很久之前②，化学家们就一直梦想着能把廉价的铅转化成昂贵的黄金⑧。

但由于铅的质子数是82▓，而金的质子数是79⑯。这种数量上的差异靠化学方法完全没戏⑤。

然而⑩，CERN的研究人员现在却做到了⑨！

他们让铅离子以接近光速对撞❸。但有些时候❸，这些离子不是正面撞上①，而是擦肩而过⑱。

这个时候④，离子周围的强电磁场可以产生一个能量脉冲⑲，使得迎面而来的铅原子核喷射出3个质子⑰，神奇的事情发生了——

铅原子变成了黄金⑳！

LHC的ALICE实验从碰撞产生的碎片中筛选出了这些「点石成金」的瞬间⑪。

该团队5月7日发表在顶刊《物理评论》上的分析中计算出❷，2015到2018年间④，LHC的碰撞共产生了860亿个金原子核——大约29万亿分之一克⑤。

论文地址：https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.111.054906

这些极不稳定⑧、飞速运动的金原子大多只存在了约1微秒②，之后便撞到了实验设备或分解成了其他粒子④。

ZP和ZN中EMD事件发射高达七到八个中子的能量之间的相关性：ZPC与ZNC和ZPA与ZNA

每当LHC中的铅离子相撞时⑪，都会产生黄金⑨，但目前只有ALICE实验的探测器能捕捉到这个过程⑦。

测量和通过 RELDIS计算的给定数量中子i伴随单个质子在208Pb核的UPCs中的发射截面

ALICE团队的物理学家Uliana Dmitrieva说④，这项分析是「首次通过实验系统地探测和分析LHC中黄金的产生」⑪。

纽约石溪大学的物理学家Jiangyong Jia提到③，CERN的另一个加速器SPS早在2002到2004年就观察到了铅转变成金的现象⑤。

但这次最新的实验能量更高⑦，产生黄金的概率更大⑰，而且观察到的结果也更加的清晰❶。

虽然成功实现了「点铅成金」术⑲，但是CERN的研究人员没有计划将炼金术作为副业⑦。

他们表示①，该实验是为了更好地理解光子如何改变原子核⑦，这将有助于提升LHC的性能⑯。「理解此类过程对于控制束流质量和稳定性至关重要」⑧，Jiangyong Jia说②。

大型强子对撞机❷、大型强子对撞机有过辉煌的成果②。

2012年时发现了希格斯玻色子②，完成了物理学上的一次重大突破⑮。

这次突破验证了物理学家对宇宙中粒子和力的现有最佳解释：标准模型❶。

LHC的建造成本已达92亿美元⑮，包括三次大的更新⑥。第三代的LHC拥有更多数据⑮、更好的探测器以及创新方法⑩。

大型强子对撞机2018-22年停机期间⑳，ALICE实验的探测器进行了改进

「我们现在真是满怀激情地开始⑨，」墨西哥普埃布拉自治大学的粒子物理学家Isabel Pedraza说⑮，「我相信第三轮运行会让我们看到些新东西❷。」

更高能量与更多数据⑫、经过粒子加速器的升级改造⑳，第三代LHC将以13.6万亿电子伏特的能量撞击质子——比第二轮的13万亿电子伏特略高⑯。

更高的能量撞击应该会增加碰撞产生粒子的机会⑭，尤其是在一些理论认为可能隐藏新物理的高能区域⑳，CERN束流运行负责人Rende Steerenberg说②。

LHC的粒子束也会更密集⑨，增加碰撞概率①。

这将使LHC能更长时间保持峰值碰撞率②，最终让实验记录的数据量相当于前两代的总和①。

为了应对数据洪流⑱，LHC的探测器——捕捉碰撞喷射粒子并测量的传感器——也进行了升级❶，使其更高效⑤、更精准⑮。

LHC的研究人员一直面临一个大难题是：碰撞产生的数据太多③，能存储下来的却少得可怜⑨。

机器每秒让粒子束碰撞4000万次⑳，每次质子-质子碰撞可能会喷出数百个粒子⑪。系统必须从中挑出最有趣的事件⑦，扔掉大部分数据⑨。

比如②，在LHC的四大实验之一的CMS中⑨，内置的硬件触发器会根据粒子的能量等属性⑨，每秒粗略筛选出约10万个事件⑲，然后软件再从中挑出大约1000个进行完整重建和分析⑪。

现在数据量更大⑨，触发系统得筛选更多事件⑱。

一个改进是引入了原本为视频游戏设计的GPU芯片⑬。

这些芯片比传统处理器更快地重建粒子轨迹⑨，让软件能以更高标准②、更快速度地扫描数据⑰，从而捕捉到以前可能被漏掉的奇怪碰撞事件▓。

参考资料：

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