En un avance que evoca las antiguas aspiraciones de los alquimistas, científicos del experimento ALICE en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN han logrado transformar plomo en oro. Este notable logro no solo es un testimonio del ingenio humano, sino que también proporciona una visión más profunda sobre el comportamiento de los núcleos atómicos en condiciones extremas. Sin embargo, a pesar de la fascinación que genera, este oro es efímero y no tiene valor comercial.
### La Ciencia Detrás de la Transformación
El proceso que permite esta transformación se basa en lo que se conoce como «colisiones ultraperiféricas». En lugar de realizar colisiones frontales, donde los núcleos de plomo chocan directamente, los científicos aceleran estos núcleos a velocidades cercanas a la luz y los hacen pasar muy cerca uno del otro. Esta cercanía genera campos electromagnéticos intensos que pueden excitar uno de los núcleos de plomo, provocando que expulse algunos de sus componentes, como protones y neutrones.
El plomo, que tiene 82 protones en su núcleo, puede convertirse en oro, que tiene 79 protones, si pierde exactamente tres protones durante este proceso. Este fenómeno se conoce como disociación electromagnética. El experimento ALICE está diseñado específicamente para detectar las partículas que se generan en estas interacciones, utilizando detectores especializados llamados Calorímetros de Grado Cero (ZDC). Estos detectores permiten contar cuántos protones y neutrones son expulsados de los núcleos de plomo durante las colisiones.
Los científicos han medido eventos en los que se emitieron cero, uno, dos o tres protones, siempre acompañados de al menos un neutrón. La emisión de cero protones indica que el plomo permanece como tal, mientras que la emisión de un protón lo convierte en talio, dos protones en mercurio y tres protones en oro. Sorprendentemente, la probabilidad de que se produzca oro de esta manera es comparable a la de las colisiones hadrónicas totales, que son el tipo de colisiones más estudiadas en el LHC. Esto sugiere que, a escala subatómica, la transformación de plomo en oro es un evento relativamente frecuente.
### La Realidad del Oro Producido
A pesar de la cantidad de oro que se genera en el experimento, este no puede ser recolectado. Durante las colisiones, se producen aproximadamente 89,000 núcleos de oro por segundo, pero estos núcleos tienen una energía extremadamente alta y se desintegran casi instantáneamente al chocar con las paredes del acelerador o con otros componentes. La cantidad total de oro producida es, desde una perspectiva práctica, insignificante. Durante la segunda fase de funcionamiento del LHC, se estima que se generaron alrededor de 86,000 millones de núcleos de oro, lo que equivale a una masa de apenas 29 picogramos, una cantidad tan diminuta que es billones de veces menor que lo necesario para fabricar incluso la más pequeña joya.
Aunque el sueño de los alquimistas de convertir plomo en oro se ha cumplido a nivel nuclear, el verdadero valor de este experimento radica en su capacidad para poner a prueba y mejorar los modelos teóricos que describen cómo interactúan los núcleos atómicos bajo la influencia de campos electromagnéticos extremos. Estas mediciones son pioneras en el estudio de la emisión de protones en la disociación electromagnética del plomo a las energías del LHC.
Los resultados obtenidos han mostrado que el modelo teórico principal utilizado, conocido como RELDIS, describe adecuadamente la producción de plomo y oro, pero subestima la cantidad de talio y mercurio producidos. Estas discrepancias son cruciales para que los científicos puedan refinar sus teorías y mejorar la comprensión de estos procesos. Además, entender estas interacciones es fundamental para el funcionamiento de aceleradores como el LHC, ya que pueden causar la pérdida de partículas del haz, limitando así el rendimiento del acelerador.
En resumen, aunque la transformación de plomo en oro en el CERN puede parecer un milagro de la ciencia moderna, es un recordatorio de que la verdadera magia reside en el avance del conocimiento y la comprensión de la materia en su forma más fundamental. Este experimento no solo desafía las nociones tradicionales de la alquimia, sino que también abre nuevas puertas para la investigación en física nuclear y más allá.
