Un experiment desfășurat la cel mai mare accelerator de particule din lume a dus la un rezultat pe care alchimiștii Evului Mediu l-ar fi considerat imposibil. Cercetătorii de la CERN, în apropiere de Geneva, au reușit să transforme plumbul în aur în timpul unor teste menite să recreeze condițiile existente imediat după Big Bang.
Descoperirea a avut loc în cadrul experimentului ALICE, desfășurat la Large Hadron Collider (LHC), unde oamenii de știință studiază comportamentul materiei în condiții extreme. Deși obiectivul nu avea nicio legătură cu producerea de metale prețioase, rezultatele au demonstrat că, în anumite circumstanțe, nucleele de plumb pot pierde protoni și se pot transforma în alte elemente, inclusiv aur.
Timp de secole, alchimiștii au încercat să găsească o metodă prin care plumbul să fie convertit în aur. Știința modernă a demonstrat însă că cele două sunt elemente chimice distincte și că transformarea lor nu poate fi realizată prin reacții chimice obișnuite.
Cu toate acestea, fizicienii de la CERN au reușit ceea ce părea imposibil folosind metode complet diferite. În timp ce lansau nuclee de plumb unele către altele cu viteze apropiate de cea a luminii pentru a reproduce condițiile universului primordial, au observat apariția unor cantități extrem de mici de aur.
Cantitatea totală produsă este însă infimă, estimată la aproximativ 29 de trilioane de grame, o valoare atât de redusă încât nu are nicio utilitate practică.
Cum poate plumbul să devină aur
Explicația transformării ține de structura atomului. Protonii se află în nucleul atomic, iar numărul lor determină identitatea elementului chimic.
Pentru ca plumbul să devină aur, trei protoni trebuie eliminați din nucleul său. Problema este că protonii sunt ținuți împreună de una dintre cele mai puternice interacțiuni din natură, cunoscută sub numele de forță nucleară tare.
Din acest motiv, este nevoie de câmpuri electrice uriașe pentru a desprinde protonii. Cercetătorii estimează că intensitatea necesară este de aproximativ un milion de ori mai mare decât cea a câmpurilor electrice care generează fulgerele din atmosfera Terrei.
Pentru a obține asemenea condiții, oamenii de știință accelerează nuclee de plumb până aproape de viteza luminii și le trimit unele împotriva altora.
Ce se întâmplă în timpul ciocnirilor
Atunci când două nuclee de plumb se lovesc frontal, intervine forța nucleară tare, iar nucleele sunt practic distruse.
În cele mai multe situații însă, impactul nu este direct. Nucleele trec foarte aproape unul de celălalt și interacționează în principal prin forțe electromagnetice.
Deși sarcina electrică a unui proton este mică, la distanțe extrem de reduse aceasta generează câmpuri electrice de o intensitate uriașă. În momentul în care două nuclee se apropie foarte mult, câmpul electric dintre ele devine suficient de puternic pentru a provoca oscilații și pentru a smulge protoni din nucleu.
În cazurile în care sunt eliminați exact trei protoni, nucleul de plumb se transformă în aur.
Detectoarele care numără protonii pierduți
În cadrul experimentului ALICE sunt utilizate instrumente speciale denumite calorimetre de grad zero. Rolul acestora este să detecteze și să numere protonii care sunt extrași din nucleele de plumb în timpul experimentelor.
Pe baza măsurătorilor efectuate, cercetătorii estimează că acceleratorul produce aproximativ 89.000 de nuclee de aur în fiecare secundă atunci când fasciculele de plumb se ciocnesc.
Aurul nu este însă singurul element rezultat din aceste transformări.
Oamenii de știință au observat și formarea taliului, care apare atunci când un singur proton este eliminat din nucleul de plumb. De asemenea, au fost identificate nuclee de mercur, obținute după pierderea a doi protoni.
De ce aurul produs la CERN nu este o veste bună pentru cercetători
Deși ideea de a produce aur poate părea spectaculoasă, pentru specialiștii care operează acceleratorul fenomenul reprezintă mai degrabă o problemă tehnică.
În momentul în care un nucleu de plumb pierde protoni și se transformă într-un alt element, traiectoria sa se modifică. Acesta nu mai urmează orbita perfectă necesară pentru a rămâne în interiorul conductei de vid a acceleratorului.
În doar câteva microsecunde, particula rezultată ajunge să lovească pereții instalației.
Consecința directă este diminuarea intensității fasciculului de particule, ceea ce afectează performanța experimentului. Din acest motiv, producerea accidentală de aur nu este privită ca un avantaj, ci ca un fenomen nedorit care trebuie înțeles și controlat.
Totuși, studierea acestor transformări oferă informații valoroase despre modul în care se comportă materia în condiții extreme și îi ajută pe cercetători să proiecteze viitoarele generații de acceleratoare și experimente de mare amploare.
