Plumb transformat în aur la acceleratorul de particule: descoperirea accidentală care i-a surprins pe fizicieni

Visul alchimiștilor medievali de a transforma plumbul în aur a revenit neașteptat în prim-plan, dar nu într-un laborator prăfuit, ci în unul dintre cele mai avansate centre de cercetare din lume. Fizicienii care încercau să recreeze condițiile din primele clipe de după Big Bang au reușit, din greșeală, să producă aur din plumb în cadrul experimentului ALICE de la Large Hadron Collider, acceleratorul de particule al CERN, din Elveția.

Descoperirea nu înseamnă că omenirea a găsit în sfârșit metoda de a fabrica bogăție din metale ieftine. Cantitatea de aur obținută este atât de mică încât nu are nicio valoare practică. Totuși, rezultatul are o importanță științifică majoră, pentru că arată cât de spectaculoase pot fi fenomenele care apar atunci când nucleele atomice sunt împinse la limite extreme.

Cum au reușit cercetătorii să transforme plumbul în aur

La nivel chimic, plumbul și aurul sunt elemente complet diferite. Diferența esențială dintre ele este dată de numărul de protoni din nucleu. Un atom de plumb are cu trei protoni mai mult decât un atom de aur. Asta înseamnă că, în teorie, dacă scoți exact trei protoni din nucleul unui atom de plumb, obții aur.

Problema este că protonii sunt ținuți foarte strâns în nucleu de forța nucleară tare, una dintre cele mai puternice forțe din natură. Nu poți face asta prin reacții chimice obișnuite și nici prin metode simple de laborator. Este nevoie de condiții extreme, de energii uriașe și de câmpuri electromagnetice incredibil de intense.

Vezi și:

Ce autostrăzi ar putea fi inaugurate până la finalul anului 2026. Peste 250 de kilometri de drum de mare viteză sunt așteptați

Exact asta au creat cercetătorii de la CERN. Ei au accelerat nuclee de plumb până aproape de viteza luminii și le-au trimis unele către altele. Atunci când aceste nuclee nu se lovesc frontal, ci trec foarte aproape unul de celălalt, se generează câmpuri electrice uriașe. În anumite cazuri, aceste câmpuri sunt suficient de puternice încât să smulgă protoni din nucleu.

Dacă un nucleu de plumb pierde un proton, se transformă în taliu. Dacă pierde doi, devine mercur. Dacă pierde exact trei protoni, rezultatul este aur. Așa s-a produs, accidental, această formă modernă de „alchimie”.

Plumbul și aurul sunt elemente diferite, între ele existând o diferență de trei protoni (Universitatea din Sevilla)

De ce descoperirea este importantă, chiar dacă aurul obținut este infim

Cercetătorii estimează că în timpul experimentelor se formează aproximativ 89.000 de nuclee de aur pe secundă. Sună impresionant, însă cantitatea totală obținută este minusculă: aproximativ 29 de trilionimi de gram. Cu alte cuvinte, mult prea puțin pentru a conta economic sau pentru a putea fi colectat și folosit.

Vezi și:

De ce scade prețul aurului exact în perioadele de criză. Explicaţii pe înţelesul tuturor, când trebuie să investeşti

Paradox global: criza împinge țările să vândă aurul, China face opusul. De ce cumpără masiv valorosul metal

Mai mult decât atât, aurul creat în accelerator nu rezistă mult timp în condițiile experimentului. Odată ce nucleul de plumb a pierdut protoni, el nu mai urmează traiectoria ideală din fasciculul de particule. În doar câteva microsecunde, ajunge să lovească pereții instalației. Din acest motiv, pentru fizicieni, apariția aurului nu este un bonus, ci mai degrabă un efect secundar nedorit, care reduce intensitatea fasciculului în timp.

Chiar și așa, observația este extrem de valoroasă. Ea îi ajută pe cercetători să înțeleagă mai bine ce se întâmplă în coliziunile dintre nuclee grele și să interpreteze mai corect datele obținute în experimentele care încearcă să reproducă starea universului imediat după Big Bang.

În același timp, rezultatul poate conta și pentru viitorul fizicii particulelor. Înțelegerea acestor transformări accidentale va fi utilă în proiectarea unor acceleratoare și mai mari, dar și în optimizarea experimentelor viitoare. Aurul obținut la CERN nu va schimba economia lumii, însă oferă o demonstrație spectaculoasă a modului în care legile fundamentale ale universului pot produce efecte care, până nu demult, păreau să țină mai mult de legendă decât de știință.

De ce se aburesc geamurile imediat după ce pornești căldura și când problema nu e de la vreme