煉金術不再是夢！鉛塊在粒子加速器中短暫變黃金　實現元素間神奇轉換

財經中心／師瑞德報導

古代煉金術士夢想著將鉛變為金，但數百年來始終無人能成功。如今，這個看似神話般的想像，卻在現代高能物理實驗中被短暫實現。由美國堪薩斯大學領銜的國際科學家團隊，攜手歐洲核子研究組織（CERN）的大型強子對撞機（Large Hadron Collider, LHC），在實驗中成功讓鉛瞬間轉化為黃金。雖然這些黃金僅存在不到一秒鐘，但已足以被視為物理學上的重大突破，被譽為現代版「煉金術」。

研究人員指出，鉛原子本來含有82個質子，當兩個鉛離子以接近光速相撞時，原子核內部部分質子被擊出，形成只剩下79個質子的元素，也就是黃金。這一過程雖然短暫，卻清楚顯示在極端能量條件下，元素之間的轉化是可能的。科學家同時觀察到，鉛在不同的撞擊條件下，還可能轉變為鉈、汞、甚至鉑等其他金屬。

這項成果之所以備受矚目，不只是因為「鉛變金」的浪漫意象，更在於揭示了此前鮮少觀測到的光子交互作用（photon-photon interaction）。通常我們理解的對撞，是原子核與原子核的直接硬碰硬，但研究團隊更著重於「超外圍碰撞」，也就是即使兩個離子沒有真正接觸，只要靠得足夠近，彼此釋放出的光子仍會相互作用。當鉛離子以接近光速移動時，它們會像是發出極強的光脈衝，宛如「高能閃光燈」，能照亮並探測另一個原子核的結構。這些光子碰撞事件極其「乾淨」，幾乎沒有其他多餘粒子產生，因此能更清楚揭示原子核內部的細節。

堪薩斯大學物理學教授、ALICE計畫負責人Daniel Tapia Takaki解釋說：「當離子以接近光速運動時，它就像會發光的燈泡，而這束光的能量甚至能打進另一個原子核的深處。當能量足夠高時，它會把質子擊出，導致元素轉換。這正是我們實驗中看到鉛短暫變成黃金的原因。」

這樣的發現不僅是學術上的突破，也為未來粒子加速器的設計提供重要啟示。因為在實驗過程中，這些新生成的粒子有時會撞到加速器的零件，觸發安全警報。理解這些轉化過程，有助於科學家更精確地控制實驗，降低設備損耗，並設計出更安全、更高效的新一代對撞機。

同時，這項成果也對宇宙學研究意義重大。恆星內部、超新星爆炸甚至中子星合併時，會發生極端的能量釋放，這些條件正是重元素生成的來源。透過模擬「鉛變金」的過程，科學家更能理解宇宙中黃金、鉑等珍貴元素的誕生機制。

雖然這些黃金存在的時間極其短暫，不可能被收集，更別談拿來流通，但它所帶來的科學啟示無價。正如CERN實驗成員Marco Van Leeuwen所言：「這並不是要真的去製造黃金，而是讓我們看見電磁作用如何驅動元素轉化，進而修正我們的理論模型。這對未來不論是基礎物理還是應用研究，都會產生深遠影響。」

回顧人類歷史，煉金術士曾試圖用秘方、火爐甚至神秘符號來追求「點石成金」；而如今，科學家用超大型對撞機與極致精密的探測器，短暫實現了這一夢想。雖然只有一秒鐘，但這一秒鐘的黃金，卻承載了幾個世紀以來人類對物質奧秘的追尋。

研究成果已刊登於權威期刊《Physical Review》，並獲得美國能源部核子物理辦公室的支持。堪薩斯大學與CERN團隊表示，未來將持續深入探索「超外圍碰撞」及光子相互作用的潛力，揭開更多宇宙運行的祕密。

這項成就提醒我們，科學雖不能真的讓黃金從無到有，但能一步步帶領人類靠近真理。煉金術的夢想雖未真正實現，卻以另一種形式，透過現代科學之手，在粒子對撞機的閃光裡綻放光芒。