Transmutación de plomo en oro en el CERN

Transmutación de plomo en oro: El experimento ALICE en el CERN logró convertir plomo en oro, replicando un sueño alquímico con tecnología moderna                    

Por Félix Riaño @LocutorCo     

En el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, un experimento llamado ALICE ha logrado convertir plomo en oro, alcanzando lo que durante siglos fue solo un sueño para los alquimistas. Pero este oro no se puede usar para joyería ni para volverse rico. En realidad, estos átomos de oro existen solo por una fracción de segundo antes de desaparecer. El proceso ocurre cuando los núcleos de plomo, acelerados al 99,999993 % de la velocidad de la luz, pasan tan cerca unos de otros que sus campos electromagnéticos generan pulsos de fotones capaces de arrancar protones de los núcleos. Así, tres protones menos convierten al plomo en oro. ¿Cómo lograron algo que parecía imposible? ¿Y qué impacto tiene este descubrimiento en la ciencia moderna?            

No es magia, es ciencia a la velocidad de la luz.      

Desde la antigüedad, los alquimistas soñaban con transformar plomo en oro, un metal precioso codiciado por su color brillante y su rareza. Pero no sabían que el plomo y el oro son elementos distintos. El plomo tiene 82 protones en su núcleo, mientras que el oro tiene 79. Esta diferencia impide cualquier transformación química. Pero, ¿y si la respuesta no estaba en la química, sino en la física?          

La física nuclear del siglo XX revolucionó la comprensión de la materia. Los científicos descubrieron que, bajo ciertas condiciones, los átomos podían transformarse. Pero no con reacciones químicas, sino a través de procesos nucleares que afectan el núcleo mismo de los átomos.            

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de CERN es el acelerador de partículas más poderoso del mundo. Tiene un túnel de 27 kilómetros donde núcleos de plomo viajan a velocidades cercanas a la luz. Cuando estos núcleos pasan cerca unos de otros, sus campos electromagnéticos generan pulsos de fotones que pueden arrancar protones de los núcleos. Para convertir plomo en oro, un núcleo de plomo debe perder tres protones.         

Esto sucede en un proceso llamado disociación electromagnética. Los núcleos de plomo emiten fotones que golpean otros núcleos, provocando la pérdida de protones. Pero este oro es extremadamente efímero. Solo existe por una fracción de segundo antes de desintegrarse en partículas subatómicas.      

El equipo de ALICE utilizó calorímetros de grado cero (ZDC) para detectar y medir estos eventos. Identificaron que durante el período conocido como Run 2 (2015-2018), se produjeron 86 mil millones de núcleos de oro. En términos de masa, esto representa solo 29 picogramos, una cantidad tan pequeña que no se puede ver ni usar.         

En Run 3, las mejoras en la tecnología permitieron casi duplicar esta cantidad. Pero este oro sigue siendo fugaz. Los átomos de oro se desintegran rápidamente, chocando contra el tubo del LHC y fragmentándose en protones y neutrones. La alquimia moderna es impresionante, pero no produce riquezas.            

El LHC también produjo otros elementos como talio y mercurio, dependiendo de cuántos protones perdieron los núcleos de plomo. Estos resultados permiten a los científicos comprender mejor la física de partículas y mejorar la estabilidad de los haces de partículas en el LHC.               

La disociación electromagnética es clave para entender cómo se comportan los átomos bajo campos magnéticos extremos, algo que ayuda en el LHC, también es vital para el diseño de futuros colisionadores de partículas. Además, el estudio ayuda a modelar mejor las pérdidas de partículas en los haces, un problema constante para la eficiencia…