Al Cern di Ginevra, i fisici del Large Hadron Collider (Lhc), il più grande acceleratore di particelle del mondo, i fisici hanno realizzato qualcosa che può sembrare un miracolo della scienza: trasformare il piombo in oro, anche se solo per pochi secondi.
Questa impresa è stata documentata dal rivelatore Alice, uno strumento progettato per osservare ioni pesanti e capace di distinguere cambiamenti a livello atomico.
Durante una serie di collisioni sfiorate tra atomi di piombo lanciati a velocità prossime a quella della luce, il team è riuscito a generare decine di migliaia di nuclei d’oro.
Indice
Come si trasforma il piombo in oro?
Da un punto di vista chimico, oro e piombo sono vicini nella tavola periodica e risultano separati solo per tre protoni (82 per il piombo, 79 per l’oro).
La fisica nucleare ha già dimostrato che è possibile trasformare un elemento in un altro attraverso il decadimento radioattivo o modificando il numero di protoni e neutroni nel nucleo atomico.Il metodo usato al Cern, però, è una novità assoluta che si basa su un processo chiamato dissociazione elettromagnetica: gli atomi di piombo, viaggiando quasi alla velocità della luce, emettono impulsi di fotoni che causano l’espulsione di protoni e neutroni, portando così alla formazione temporanea di nuclei d’oro.
Perché il risultato è durato una frazione di secondi?
Grazie a questo metodo, come riporta un nuovo studio pubblicato sulla rivista ‘Physical Review’, i fisici dell’Lhc sono riusciti a generare decine di migliaia di nuclei d’oro. Il tutto è stato possibile grazie a una serie di collisioni sfiorate tra atomi di piombo lanciati quasi alla velocità della luce.
Purtroppo, questi nuclei sono instabili e si disintegrano quasi immediatamente: dopo pochissimo infatti si sono frantumati contro le pareti dell’acceleratore. Anche la quantità di oro prodotta risulta molto esigua.
Per la precisione, dal 2015 al 2018, l’Lhc ha generato circa 86 miliardi di nuclei d'oro, per una massa complessiva pari a 29 picogrammi (un milionesimo di milionesimo di grammo).
Alice: l’occhio che ha catturato l’evento
La scoperta non sarebbe stata possibile senza Alice, un rivelatore progettato per studiare la fisica dei quark e dei gluoni, le particelle subatomiche che compongono protoni e neutroni.
Grazie a questo “sensore gigante” all’interno dell’Lhc, i fisici possono analizzare con precisione fenomeni che avvengono nell’istante immediatamente successivo alle collisioni, compreso il cosiddetto Plasma di quark e gluoni, un plasma che si ritiene fosse presente nell’universo dopo il Big Bang.
Il ruolo storico e scientifico del piombo
Il piombo ha da sempre affascinato l’umanità. Gli alchimisti del passato, convinti che fosse possibile purificare questo metallo per trasformarlo in oro, lo consideravano simbolo della materia grezza da elevare alla perfezione.
Oggi, invece, il piombo è uno strumento essenziale per la fisica nucleare: i suoi nuclei ricchi di protoni e neutroni sono perfetti per studi avanzati nel campo della fisica subatomica, come quelli condotti al Cern.
Non è la prima volta: la trasmutazione nucleare nella storia
Questa non è la prima volta che si riesce a trasformare un elemento in oro tramite tecniche nucleari. Già nel 1980, Glenn Theodore Seaborg e il suo team al Lawrence Berkeley National Laboratory avevano prodotto oro partendo da atomi di bismuto-209, rimuovendo protoni e neutroni con un acceleratore di particelle.
Tuttavia, anche allora come oggi, la quantità prodotta era infinitesimale e l’oro ottenuto aveva vita brevissima.
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