Alquimia del siglo XXI: científicos convierten plomo en oro en el Gran Colisionador de Hadrones

La alquimia ya no es solo cosa de leyendas medievales. Un equipo de científicos del experimento ALICE, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, ha logrado observar la transmutación de plomo en oro mediante un mecanismo cuántico-nuclear. Aunque los resultados no permitirán fabricar joyas ni llenar cofres de tesoro, este avance marca un hito simbólico y científico en el viejo sueño de la alquimia: convertir metales comunes en preciosos.

Fotografía del detector ALICE. Crédito: CERN.

La investigación, publicada en Physical Review Journals, detalla cómo colisiones de altísima energía entre núcleos de plomo, que casi se rozan sin llegar a impactar de lleno, generan intensos campos electromagnéticos. Estos campos pueden arrancar protones de los núcleos de plomo, transformándolos en átomos de oro, aunque extremadamente efímeros.

Para que esta transmutación ocurra, tres protones deben ser expulsados del núcleo de plomo (que posee 82 protones) para convertirlo en oro (que tiene 79). Estas interacciones, llamadas disociaciones electromagnéticas, se dan en medio de una tormenta de partículas y energía que reproduce, a escalas subatómicas, condiciones similares a las del universo primitivo.

«Es impresionante que nuestros detectores puedan estudiar tanto colisiones violentas con miles de partículas, como estos procesos raros en los que solo unas pocas son liberadas», declaró Marco Van Leeuwen, portavoz de ALICE.

Los investigadores utilizaron detectores especializados, llamados calorímetros de cero grados (ZDC), para contar las interacciones en las que el plomo se transforma en otros elementos: talio, mercurio y, ocasionalmente, oro. Aunque estas transmutaciones son extremadamente raras, los datos del LHC indican que durante su segunda fase de funcionamiento (2015-2018), se generaron aproximadamente 86 mil millones de núcleos de oro —equivalente a apenas 29 picogramos. Con la actual fase (Run 3), esta cifra ya se ha duplicado.

Ilustración de una colisión ultra-periférica en la que dos haces de iones de plomo en el LHC pasan muy cerca uno del otro sin llegar a chocar. En el proceso de disociación electromagnética, un fotón que interactúa con un núcleo puede excitar oscilaciones en su estructura interna y provocar la expulsión de una pequeña cantidad de neutrones (dos) y protones (tres), dejando atrás un núcleo de oro. Crédito: CERN.

Sin embargo, estas cantidades son tan ínfimas que resultan invisibles al ojo humano y fugaces al extremo: los núcleos de oro se desintegran casi inmediatamente al impactar con las paredes del acelerador.

Más allá del simbolismo alquímico, el hallazgo tiene aplicaciones prácticas. Ayuda a refinar los modelos teóricos que predicen cómo los haces de partículas pierden energía en los aceleradores, lo cual es crucial para el rendimiento del LHC y el diseño de futuros colisionadores.

En otras palabras, aunque los alquimistas soñaban con riquezas eternas, hoy la «alquimia moderna» nos ofrece algo más valioso: un vistazo profundo a los secretos de la materia y del universo mismo.

Fuente: CERN. Edición: MP