물리학자들이 납을 금으로 바꾸는 17세기 연금술사들의 꿈을 실현하는 데 성공했다.  유럽립자물리연구소 연구팀이 거대 강립자 충돌기에서 납을 금으로 바꾸는 데 성공하고 연구결과를 일전 국제학술지 《물리학 리뷰》 잡지에 발표했다.

유럽립자물리연구소가 프랑스에 설치한 거대 강립자 충돌기는 립자를 빛에 가까운 속도로 가속시키고 충돌을 일으켜 새로운 립자를 만들어내거나 충돌시 발생하는 물리현상을 탐구하는 거대 과학 실험장치이다. ‘세상에서 가장 큰 실험실’로 불리는 거대 강립자 충돌기는 지하 100메터 아래 둘레가 27킬로메터에 달하는 충돌기이다. 립자간 충돌을 일으키려면 매우 높은 에너지가 필요하기 때문에 고에너지를 얻기 위한 긴 가속경로가 필요하다.

17세기부터 과학자들은 지구에 풍부하게 존재하는 납을 금으로 변환하는 시도를 했다. 문제는 납과 금이 갖고 있는 각각의 양성자 수가 크게 차이가 난다는 점이다. 납은 82개의 양성자, 금은 79개의 양성자를 갖고 있다. 원자핵은 양성자와 중성자로 이뤄져있다. 양성자와 중성자, 전자가 몇개인지에 따라 원자의 성질이 달라진다.

유럽립자물리연구소 연구원들은 거대 강립자 충돌기에서 빛의 속도에 가까운 속도로 납을 향해 광자 빔(光子束)을 쐈다. 빔에 의해 발생한 이온들은 서로 충돌하기도 하지만 서로 스쳐 지나가기도 한다. 이때 이온 주변에 생기는 강력한 전자기장이 에너지 펄스（脉冲）를 생성함으로써 납 원자핵을 자극하고 3개의 양성자를 방출하도록 했다. 그 순간 납이 금으로 변환될 수 있는 것이다.

연구원들은 2015년─2018년 거대 강립자 충돌기에서 발생한 충돌로 860억개의 금 원자핵(약 29조분의 1그람)이 생성됐다고 계산했다. 불안정하고 빠르게 움직이는 금 원자의 대부분은 실험장치에 충돌하거나 다른 립자로 분해되기 전까지 약 1마이크로초(μs·백만분의 1초) 동안 짧게 존재했다.

유럽립자물리연구소 울리아나 연구원은 연구결과에 대해 “거대 강립자 충돌기에서 납을 금으로 바꾸는 과정을 실험적이고 체계적으로 구현한 진행한 최초의 사례”라고 말했다.　 

외신