新智元報道
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編輯：犀牛 好睏
【新智元導讀】歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）剛剛實現了一項令人震驚的壯舉：將鉛轉化為黃金！這一「點石成金」的過程雖然僅持續約一微秒，且成本高昂，卻讓17世紀鍊金術士的夢想在現代物理學中成真。
就在剛剛，物理學家們將十七世紀鍊金術士的夢想變成了現實！
LHC實驗不會產生大量的金塊——但鉛離子束中的某些粒子可以在大約一微秒內轉化為黃金
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好訊息是，他們用大型強子對撞機（LHC）成功地把鉛變成了黃金。
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壞訊息是，整個過程只有短短一瞬間，而且成本高的嚇人。
這次神奇的「點石成金」術，發生在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心（CERN）。
在耗資數十億美元建成的LHC中，鉛離子發生了猛烈的對撞。
CERN的ALICE探測器
很久之前，化學家們就一直夢想著能把廉價的鉛轉化成昂貴的黃金。
但由於鉛的質子數是82，而金的質子數是79。這種數量上的差異靠化學方法完全沒戲。
然而，CERN的研究人員現在卻做到了！
他們讓鉛離子以接近光速對撞。但有些時候，這些離子不是正面撞上，而是擦肩而過。
這個時候，離子周圍的強電磁場可以產生一個能量脈衝，使得迎面而來的鉛原子核噴射出3個質子，神奇的事情發生了——
鉛原子變成了黃金！
LHC的ALICE實驗從碰撞產生的碎片中篩選出了這些「點石成金」的瞬間。
該團隊5月7日發表在頂刊《物理評論》上的分析中計算出，2015到2018年間，LHC的碰撞共產生了860億個金原子核——大約29萬億分之一克。
論文地址：https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.111.054906
這些極不穩定、飛速運動的金原子大多隻存在了約1微秒，之後便撞到了實驗裝置或分解成了其他粒子。
ZP和ZN中EMD事件發射高達七到八個中子的能量之間的相關性：ZPC與ZNC（左）和ZPA與ZNA（右）
每當LHC中的鉛離子相撞時，都會產生黃金，但目前只有ALICE實驗的探測器能捕捉到這個過程。
測量（圓圈）和透過 RELDIS（實線直方圖）計算的給定數量中子i伴隨單個質子在208Pb核的UPCs中的發射截面
ALICE團隊的物理學家Uliana Dmitrieva說，這項分析是「首次透過實驗系統地探測和分析LHC中黃金的產生」。
紐約石溪大學的物理學家Jiangyong Jia提到，CERN的另一個加速器SPS早在2002到2004年就觀察到了鉛轉變成金的現象。
但這次最新的實驗能量更高，產生黃金的機率更大，而且觀察到的結果也更加的清晰。
雖然成功實現了「點鉛成金」術，但是CERN的研究人員沒有計劃將鍊金術作為副業。
他們表示，該實驗是為了更好地理解光子如何改變原子核，這將有助於提升LHC的效能。「理解此類過程對於控制束流質量和穩定性至關重要」，Jiangyong Jia說。
大型強子對撞機（LHC）
大型強子對撞機（LHC）有過輝煌的成果。
2012年時發現了希格斯玻色子，完成了物理學上的一次重大突破。
這次突破驗證了物理學家對宇宙中粒子和力的現有最佳解釋：標準模型。
LHC的建造成本已達92億美元，包括三次大的更新。第三代的LHC擁有更多資料、更好的探測器以及創新方法。
大型強子對撞機2018-22年停機期間，ALICE實驗的探測器進行了改進
「我們現在真是滿懷激情地開始，」墨西哥普埃布拉自治大學（BUAP）的粒子物理學家Isabel Pedraza說，「我相信第三輪執行會讓我們看到些新東西。」
更高能量與更多資料
經過粒子加速器的升級改造，第三代LHC將以13.6萬億電子伏特（TeV）的能量撞擊質子——比第二輪的13萬億電子伏特略高。
更高的能量撞擊應該會增加碰撞產生粒子的機會，尤其是在一些理論認為可能隱藏新物理的高能區域，CERN束流執行負責人Rende Steerenberg說。
LHC的粒子束也會更密集，增加碰撞機率。
這將使LHC能更長時間保持峰值碰撞率，最終讓實驗記錄的資料量相當於前兩代的總和。
為了應對資料洪流，LHC的探測器——捕捉碰撞噴射粒子並測量的感測器——也進行了升級，使其更高效、更精準。
LHC的研究人員一直面臨一個大難題是：碰撞產生的資料太多，能儲存下來的卻少得可憐。
機器每秒讓粒子束碰撞4000萬次，每次質子-質子碰撞（稱為「事件」）可能會噴出數百個粒子。系統必須從中挑出最有趣的事件，扔掉大部分資料。
比如，在LHC的四大實驗之一的CMS中，內建的硬體觸發器會根據粒子的能量等屬性，每秒粗略篩選出約10萬個事件，然後軟體再從中挑出大約1000個進行完整重建和分析。
現在資料量更大，觸發系統得篩選更多事件。
一個改進是引入了原本為影片遊戲設計的GPU（圖形處理單元）晶片。
這些晶片比傳統處理器更快地重建粒子軌跡，讓軟體能以更高標準、更快速度地掃描資料，從而捕捉到以前可能被漏掉的奇怪碰撞事件。
參考資料：
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01484-3
https://www.nature.com/articles/d41586-022-01388-6