LHC Transmuta Plomo en Oro: El Sueño Alquimista Hecho Realidad (Por un Instante)

Durante siglos, la alquimia persiguió el sueño de la transmutación: transformar metales base como el plomo en oro, el metal precioso por excelencia. Lo que antes era una búsqueda mística, envuelta en simbolismo y esoterismo, ha dado un giro sorprendente gracias a la física de partículas moderna. Científicos del Experimento ALICE en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN han logrado, efectivamente, transmutar plomo en oro, aunque con una salvedad crucial: este oro es efímero, existiendo solo una fracción de segundo. Este artículo explora en detalle este logro científico, desentrañando los mecanismos subyacentes, el contexto histórico y las implicaciones de esta fascinante transmutación.

El Sueño Alquímico y su Resurgimiento Científico

La crisopeya, el arte alquímico de crear oro, no era simplemente una búsqueda de riqueza. Representaba una aspiración más profunda: la comprensión de la naturaleza fundamental de la materia y la posibilidad de manipularla. Los alquimistas creían que todos los metales estaban compuestos por una combinación de tres principios: azufre, mercurio y sal. El oro, en su visión, era la combinación perfecta de estos principios. Aunque sus métodos eran empíricos y carentes de una base científica sólida, su persistencia en la búsqueda de la transmutación refleja una intuición temprana sobre la posibilidad de transformar un elemento en otro. Con el advenimiento de la física nuclear en el siglo XX, esta intuición se convirtió en una realidad científica.

El descubrimiento de la radiactividad por Marie y Pierre Curie, y posteriormente el desarrollo de la teoría atómica, revelaron que los átomos no son indivisibles, sino que están compuestos por partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. Esta comprensión abrió la puerta a la transmutación artificial de elementos. Bombardear un núcleo atómico con partículas como neutrones o protones puede alterar su número de protones, transformándolo en un elemento diferente. El oro se ha producido artificialmente de esta manera durante décadas, pero el método utilizado por ALICE representa un enfoque novedoso y sorprendente.

El Experimento ALICE y la Transmutación en el LHC

El Experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment) en el LHC está diseñado para estudiar el plasma de quarks y gluones (QGP), un estado de la materia que se cree que existió en los primeros instantes del universo, justo después del Big Bang. Para crear este plasma, ALICE colisiona núcleos pesados, como los de plomo, a velocidades cercanas a la de la luz. Estas colisiones generan temperaturas y densidades extremas, lo que permite a los científicos estudiar las propiedades fundamentales de la materia en condiciones inusuales. Sin embargo, la transmutación del plomo en oro no es el objetivo principal de ALICE, sino un efecto secundario inesperado de estas colisiones.

La transmutación observada por ALICE no se produce en la mayoría de las colisiones frontales, sino en las interacciones más sutiles, donde los núcleos de plomo se rozan sin tocarse directamente. En estas interacciones, los intensos campos electromagnéticos que rodean los núcleos pueden inducir la creación de pares de fotones virtuales, que a su vez pueden interactuar con los núcleos, provocando la emisión de protones y neutrones. Para transformar un núcleo de plomo (con 82 protones) en oro (con 79 protones), es necesario extraer tres protones. Este proceso, aunque raro, ocurre a una velocidad detectable gracias a la alta intensidad de los haces de plomo en el LHC.

El Mecanismo de la Transmutación Electromagnética

El mecanismo responsable de la transmutación observada en ALICE es la disociación electromagnética. Los núcleos de plomo, al viajar a velocidades relativistas en el LHC, generan campos electromagnéticos extremadamente intensos. Estos campos se comprimen en una fina capa transversal a la dirección del movimiento, creando un pulso de fotones de corta duración. Estos fotones virtuales pueden interactuar con los núcleos de plomo, excitando sus estructuras internas y provocando la emisión de partículas. La probabilidad de que un fotón induzca la emisión de tres protones, necesaria para la transmutación en oro, es muy baja, pero la alta tasa de colisiones en el LHC hace que este proceso sea observable.

La intensidad del campo electromagnético es crucial para este proceso. Cuanto mayor sea el número de protones en el núcleo, más intenso será el campo. El plomo, con sus 82 protones, es un candidato ideal para este tipo de transmutación. Además, la alta velocidad de los núcleos de plomo en el LHC amplifica el efecto, comprimiendo las líneas del campo electromagnético y aumentando la densidad de fotones. Este mecanismo difiere de los métodos tradicionales de transmutación artificial, que implican el bombardeo de núcleos con partículas de alta energía.

La Efímera Existencia del Oro Artificial

Aunque ALICE ha demostrado la posibilidad de transmutar plomo en oro, es importante destacar que este oro es extremadamente inestable. Los núcleos de oro producidos en las colisiones del LHC tienen una energía muy alta y se fragmentan rápidamente en protones, neutrones y otras partículas. Su vida útil es de apenas una fracción de segundo, lo que los hace imposibles de recolectar o utilizar de manera práctica. La producción de oro en ALICE es, por lo tanto, un fenómeno puramente científico, sin aplicaciones tecnológicas inmediatas.

Durante la segunda ejecución del LHC (2015-2018), se estima que se produjeron aproximadamente 89.000 núcleos de oro por segundo. Sin embargo, estos núcleos no se acumulan ni se almacenan; se desintegran instantáneamente. El equipo de ALICE utiliza los calorímetros de grado cero (ZDC) para detectar y contabilizar las interacciones fotón-núcleo que resultan en la emisión de protones y neutrones, lo que les permite estimar la tasa de producción de oro, talio y mercurio. La capacidad de los detectores para registrar tanto colisiones de alta energía con miles de partículas como interacciones raras con solo unas pocas partículas es fundamental para este tipo de investigación.

Implicaciones y Perspectivas Futuras

El descubrimiento de la transmutación del plomo en oro en el LHC no solo valida los principios de la física nuclear, sino que también abre nuevas vías de investigación en el campo de la física de partículas. El estudio de estos procesos de transmutación electromagnética puede proporcionar información valiosa sobre las interacciones fundamentales entre fotones y núcleos atómicos, así como sobre la estructura interna de los núcleos pesados. Además, este logro demuestra la capacidad del LHC para explorar fenómenos raros y sutiles que no podrían observarse en otros laboratorios.

Aunque la producción de oro artificial a gran escala sigue siendo un sueño lejano, la investigación en este campo podría tener aplicaciones inesperadas en el futuro. Por ejemplo, una mejor comprensión de los mecanismos de transmutación podría conducir al desarrollo de nuevas técnicas para la producción de isótopos radiactivos utilizados en medicina o en la industria. Además, el estudio de las interacciones entre fotones y núcleos podría tener implicaciones en el campo de la astrofísica, ayudando a comprender los procesos que ocurren en las estrellas y en el universo temprano.

Fuente: https://www.huffingtonpost.es//sociedad/cientificos-logran-sueno-convertir-metal-oro-salvedad.html