Durante siglos, los alquimistas soñaron con convertir metales comunes en oro. Aunque nunca lo consiguieron, su obsesión por la transmutación marcó una de las primeras búsquedas de comprensión de la materia. Hoy, ese sueño se ha hecho realidad en los laboratorios del CERN. No para enriquecer a nadie, sino para entender mejor cómo se comportan los núcleos atómicos en condiciones extremas.
El experimento ALICE, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ha logrado algo que parece sacado de un tratado de alquimia medieval: la conversión de núcleos de plomo en núcleos de oro. Lo ha hecho sin magia, mediante física de altísima precisión. En un artículo publicado en Physical Review C, el equipo de ALICE detalla cómo han observado esta conversión durante colisiones ultra-periféricas de núcleos de plomo. La creación de oro no es simbólica ni metafórica: son núcleos reales de oro, formados en condiciones únicas y detectados con tecnología punta.
Transmutación sin colisión: el papel de las interacciones electromagnéticas
Lo más sorprendente del experimento es que los núcleos no llegan a chocar entre sí. En una colisión ultra-periférica, dos núcleos de plomo se acercan a distancias mínimas sin tocarse. A esas velocidades —99,999993 % de la velocidad de la luz—, cada núcleo genera un campo electromagnético extremadamente intenso. Ese campo se comporta como una ráfaga de fotones virtuales, capaces de interactuar con el otro núcleo.
Cuando un fotón suficientemente energético impacta un núcleo de plomo, puede inducir lo que se llama disociación electromagnética. Este proceso consiste en excitar la estructura interna del núcleo hasta el punto de provocar la expulsión de partículas: neutrones, protones o ambos. Si se eliminan tres protones de un núcleo de plomo (que tiene 82), lo que queda es un núcleo con 79 protones: un átomo de oro.
En palabras del artículo original: “Estas secciones eficaces de 0p, 1p, 2p y 3p están asociadas, respectivamente, con la producción de varios isótopos de Pb, Tl, Hg y Au en la disociación electromagnética de 208Pb”.
¿Qué midió exactamente el experimento ALICE?
El detector ALICE (A Large Ion Collider Experiment) está especializado en estudiar colisiones de núcleos pesados. En este caso, el equipo utilizó calorímetros de cero grados (ZDC) para detectar con precisión la emisión de protones y neutrones en la dirección del haz. Lo que se buscaba eran eventos en los que, tras la interacción, salieran uno, dos o tres protones acompañados por al menos un neutrón.
Cada tipo de emisión está relacionada con la producción de un elemento distinto: una sola pérdida de protón se asocia con talio, dos con mercurio, tres con oro. La creación de oro fue la menos frecuente, pero fue detectada y cuantificada con claridad.
El artículo indica: “Las secciones eficaces de emisión de uno, dos y tres protones, junto con la sección eficaz 0p de emisión de neutrones sin protones y la suma de las secciones eficaces de 0p–3p, se presentan”.
Estas secciones eficaces permiten saber cuántos eventos de ese tipo ocurrieron por unidad de colisión, y sirven para validar modelos teóricos como RELDIS, que predicen el comportamiento de los núcleos bajo estas condiciones.
Oro real, pero extremadamente efímero
El experimento logró observar la formación de isótopos de oro, aunque estos duran apenas una fracción de segundo. Después de formarse, los núcleos de oro salen despedidos con alta energía y se fragmentan al impactar con el material del acelerador.
En la práctica, durante el segundo periodo operativo del LHC (Run 2, entre 2015 y 2018), ALICE registró unos 86.000 millones de núcleos de oro. Esto equivale a tan solo 29 picogramos (2,9 × 10⁻¹¹ g), una cantidad completamente insignificante desde un punto de vista económico. Aunque en el Run 3 se ha duplicado esa cifra, sigue siendo trillones de veces menor que el oro necesario para fabricar una simple alianza.
Aun así, su importancia científica es incuestionable. Como explican los autores: “Estas mediciones proporcionan nueva información sobre las reacciones fotonucleares y pueden ser muy útiles para ajustar modelos de reacciones fotonucleares así como modelos de disociación electromagnética”.
¿Por qué es importante este resultado?
Más allá de su valor simbólico, este experimento tiene aplicaciones prácticas en física de partículas y en la ingeniería de aceleradores. La creación de núcleos secundarios —como talio, mercurio o el propio oro— afecta la estabilidad de los haces en el LHC. Esos núcleos no deseados pueden desintegrarse en el sistema, generando pérdidas de partículas y reduciendo la eficiencia del colisionador.
Medir cuántos se generan, en qué condiciones y cómo se propagan ayuda a optimizar los sistemas de colimación y blindaje del acelerador. Además, permite refinar los modelos que se usarán en futuros proyectos como el Electron-Ion Collider, donde la precisión en este tipo de eventos será clave.
Por otro lado, es una oportunidad para estudiar con detalle reacciones fotonucleares que hasta ahora no se habían podido observar de forma directa y controlada. Estos datos permiten ajustar teorías sobre cómo responden los núcleos pesados a la excitación por fotones, especialmente en condiciones de energía extremadamente altas.
No es alquimia, es ciencia nuclear
La noticia ha captado la atención del público por lo que tiene de simbólico: convertir plomo en oro. Pero los científicos no lo ven como un acto de alquimia moderna, sino como un ejercicio de validación experimental. Demostrar que, bajo ciertas condiciones, es posible provocar una reacción tan precisa como la pérdida de tres protones para obtener oro es una muestra del nivel de control que ha alcanzado la física experimental.
Este proceso no sirve para obtener riqueza, pero sí conocimiento. Y ese conocimiento abre nuevas vías para entender la materia, sus límites y su comportamiento en condiciones extremas. En última instancia, el oro que importa aquí no es el metal, sino el dato.
Referencias
Cortesía de Muy Interesante
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