По крайней мере, на долю секунды. Ученые сообщили о своих результатах в журнале Physical Reviews.

Достижение на Большом адронном коллайдере, 17-мильном ускорителе частиц, расположенном под франко-швейцарской границей, произошло с помощью сложного и чувствительного детектора под названием ALICE, научного прибора размером примерно с McMansion.

Именно ученые из Канзасского университета, работающие над экспериментом ALICE, разработали методику, которая отслеживала "ультрапериферийные" столкновения между протонами и ионами, из-за которых в БАК образовалось золото.

"Обычно в экспериментах на коллайдере мы заставляем частицы сталкиваться друг с другом, образуя множество обломков", - сказал Дэниел Тапиа Такаки, профессор физики и руководитель группы КУ в ALICE. "Но при ультрапериферийных столкновениях нас интересует, что происходит, когда частицы не ударяются друг о друга. Это почти промахи. Ионы проходят достаточно близко, чтобы взаимодействовать, но не соприкасаясь. Физического совпадения нет."

Ионы, мчащиеся по туннелю БАК, представляют собой тяжелые ядра со множеством протонов, каждый из которых генерирует мощные электрические поля. При ускорении эти заряженные ионы испускают фотоны - они излучают свет.

"Когда вы разгоняете электрический заряд до скорости, близкой к световой, он начинает светиться", - сказал Тапиа Такаки. "Один ион может излучать свет, который, по сути, делает снимок другого. Когда этот свет достаточно энергичен, он может проникать глубоко внутрь другого ядра, подобно высокоэнергетической лампочке-вспышке".

Исследователь KU сказал, что во время этих "вспышек" UPC могут происходить удивительные взаимодействия, включая событие rate, которое привлекло внимание всего мира.

"Иногда фотоны от обоих ионов взаимодействуют друг с другом - то, что мы называем фотон-фотонными столкновениями", - сказал он. "Эти мероприятия невероятно чистые, больше почти ничего не производится. Они контрастируют с типичными столкновениями, когда мы видим брызги частиц, разлетающихся повсюду".

Однако детектор ALICE и БАК были разработаны для сбора данных о лобовых столкновениях, которые приводят к беспорядочным брызгам частиц.

"Эти чистые взаимодействия было трудно обнаружить при более ранних настройках", - сказал Тапиа Такаки. "Наша группа в Калифорнийском университете разработала новые методы их изучения. Мы накопили этот опыт много лет назад, когда эта тема не была популярной".

Эти методы позволили сделать сенсационное открытие: команда LHC мгновенно преобразовала свинец в золото с помощью ультрапериферийных столкновений, при которых ионы свинца теряют три протона (превращая крупинку свинца в крупинку золота) за долю секунды.

Соавторами статьи Тапии Такаки из KU являются аспирантка Анна Биной; аспирант Амрит Гаутам; постдокторский исследователь Томмазо Исидори; постдокторский научный сотрудник Аниса Хатун; и научный сотрудник-исследователь Никола Минафра.

Команда KU в эксперименте ALICE на БАК планирует продолжить изучение ультрапериферийных столкновений. Тапия Такаки сказала, что, хотя создание золота очаровало общественность, потенциал понимания взаимодействий лежит глубже.

"Этот свет настолько энергичен, что может выбивать протоны из ядра", - сказал он. - Иногда один, иногда два, три или даже четыре протона. Мы можем видеть эти выброшенные протоны непосредственно с помощью наших детекторов".

Каждый удаленный протон изменяет элементы: один дает таллий, два - ртуть, три - золото.

"Эти новые ядра очень недолговечны", - сказал он. - Они быстро разлагаются, но не всегда сразу. Иногда они перемещаются вдоль линии луча и ударяются о части коллайдера, вызывая срабатывание систем безопасности".

Вот почему это исследование имеет значение, выходящее за рамки заголовков.

"Учитывая предложения по будущим коллайдерам еще больших размеров, чем БАК - некоторые из них достигают 100 километров в Европе и Китае - вам необходимо понимать эти побочные ядерные продукты", - сказал Тапиа Такаки. "Эта "алхимия" может иметь решающее значение для проектирования машин следующего поколения".

Эта работа была поддержана Научным отделом Министерства энергетики США, Управлением ядерной физики.