Cumpliendo el sueño de los alquimistas medievales, los físicos han observado la transmutación del plomo en oro mediante la física nuclear en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente del mundo.
Durante siglos, la idea de convertir el plomo en oro (crisopeya) parecía inalcanzable. Ambos metales comparten una densidad similar, pero la ciencia moderna demostró posteriormente que son elementos distintos y químicamente no intercambiables.
Sin embargo, se puede producir oro, aunque sea en cantidades microscópicas, en el corazón de ALICE (A Large Ion Collider Experiment), uno de los cuatro instrumentos principales del LHC en el CERN , la Organización Europea para la Investigación Nuclear.
El experimento ALICE se dedica a la física de iones pesados e investiga la materia bajo densidades de energía extremas. Durante las colisiones de alta energía de núcleos de plomo en el LHC, los científicos pueden recrear momentáneamente el plasma de quarks y gluones, un estado de la materia que existió apenas millonésimas de segundo después del Big Bang.
Aun así, el oro no surge de estos desplomes directos. En cambio, se forma en un escenario más sutil: cuando los núcleos de plomo casi chocan de frente, pero fallan.
“Es impresionante ver que nuestros detectores pueden manejar colisiones frontales que producen miles de partículas, a la vez que son sensibles a colisiones donde solo se producen unas pocas partículas a la vez, lo que permite el estudio de los procesos de ‘transmutación nuclear’ electromagnética”, dijo el portavoz de ALICE, Marco Van Leeuwen, en un comunicado.
En encuentros casi accidentales, los intensos campos electromagnéticos que rodean los núcleos de plomo que se mueven rápidamente generan breves pulsos de fotones.
Cuando estos fotones interactúan con los núcleos, provocan un fenómeno conocido como disociación electromagnética, en el que los protones y los neutrones son expulsados del núcleo.
En casos raros, se extraen tres protones de un núcleo de plomo, dejando oro en su lugar.
El equipo de ALICE utilizó instrumentos especializados conocidos como calorímetros de grado cero (ZDC) para medir estos raros eventos.
Al detectar la cantidad de protones y neutrones expulsados en las colisiones, los investigadores pudieron distinguir entre la creación de otros elementos pesados, como el talio y el mercurio, y el oro.
Lamentablemente, los núcleos de oro resultantes no perduran mucho tiempo. Viajando a casi la velocidad de la luz, chocan contra las paredes del colisionador o sus componentes y se desintegran casi instantáneamente en partículas más pequeñas.
Aun así, las cifras son impresionantes: durante la segunda ejecución del LHC (2015-2018), se produjeron alrededor de 86 mil millones de núcleos de oro. La tercera ejecución ya casi ha duplicado esa cifra.
Pero a pesar de ello, la masa total de oro creada es minúscula: billones de veces menos que lo que se necesitaría para hacer, por ejemplo, un anillo de bodas.
Aunque esto pueda frustrar las esperanzas de algunos, el experimento abre una nueva ventana a cómo se forman los elementos y cómo los campos electromagnéticos pueden manipular los núcleos atómicos.
También destaca la extraordinaria sensibilidad del detector ALICE, que fue diseñado no para fabricar oro, sino para investigar los primeros momentos del universo.
