Il CERN realizza il sogno degli alchimisti: trasformato il Piombo in

Il sogno degli alchimisti medievali e rinascimentali si è avverato. I fisici del Large Hadron Collider (LHC) del CERN hanno rivelato, per la prima volta, la misura diretta della trasformazione del piombo in oro durante le collisioni di particelle ad alta energia.

“Grazie alle capacità uniche degli ZDC di ALICE, la presente analisi è la prima a rilevare e analizzare sistematicamente la firma della produzione di oro all’LHC in modo sperimentale”, ha dichiarato Uliana Dmitrieva della collaborazione ALICE.

Questa importante ricerca segna una realizzazione moderna della ricerca della crisopea, la pietra filosofale ,degli antichi alchimisti, anche se su scala subatomica e fugace.

La ricerca della pietra filosofale

“Trasformare il metallo di base piombo nel metallo prezioso oro era un sogno degli alchimisti medievali”, ha osservato il team di ricerca in un comunicato stampa.

“Solo molto più tardi si è capito che il piombo e l’oro sono elementi chimici distinti e che i metodi chimici non sono in grado di trasmutare l’uno nell’altro”.

Quantificare con precisione il processo

Utilizzando la potenza dell’LHC, gli scienziati hanno osservato questa trasformazione e quantificato con precisione il processo che avviene nell’ambiente estremo della collisione di ioni di piombo.

L’approccio innovativo della collaborazione ALICE si è concentrato sulle collisioni “near-miss” di nuclei di piombo che viaggiano quasi alla velocità della luce.

CLOUD experiment

“Le collisioni ad altissima energia tra nuclei di piombo all’LHC possono creare il plasma quark-gluon, uno stato di materia calda e densa che si pensa abbia riempito l’universo circa un milionesimo di secondo dopo il Big Bang, dando origine alla materia che oggi conosciamo”, si legge nel comunicato stampa.

I campi elettromagnetici straordinariamente intensi generati durante questi incontri ravvicinati scatenano un torrente di fotoni virtuali.

Questi fotoni possono interagire con i nuclei di piombo che passano, causando la fuoriuscita di protoni. Quando un nucleo di piombo (82 protoni) perde tre protoni, si trasmuta in oro (79 protoni).

“È impressionante vedere che i nostri rivelatori sono in grado di gestire collisioni frontali che producono migliaia di particelle, pur essendo sensibili a collisioni in cui vengono prodotte solo poche particelle alla volta, consentendo lo studio di rari processi di ‘trasmutazione nucleare’ elettromagnetica”, ha affermato il dottor Marco Van Leeuwen, portavoce di ALICE.

Oro, ma effimero

Analizzando meticolosamente i sottoprodotti di queste interazioni utilizzando i calorimetri a zero gradi (ZDC) di ALICE, il team è riuscito a identificare le firme distinte dei nuclei d’oro creati.

La loro analisi indica che l’LHC produce attualmente oro a un tasso di picco di circa 89.000 nuclei al secondo durante le collisioni piombo-piombo nel punto di interazione di ALICE.

Tuttavia, l’oro creato in questo processo è effimero. I nuclei d’oro ad alta energia esistono solo per una minuscola frazione di secondo prima di collidere con l’infrastruttura dell’LHC e disintegrarsi.

“L’analisi di ALICE mostra che, durante il Run 2 di LHC (2015-2018), sono stati creati circa 86 miliardi di nuclei d’oro nei quattro esperimenti principali. In termini di massa, ciò corrisponde ad appena 29 picogrammi (2,9 ×10-11 g)”, evidenzia il comunicato stampa.

Prospettive future

Oltre alla risonanza storica del raggiungimento di una forma di alchimia, questa ricerca offre anche preziose indicazioni per il funzionamento degli acceleratori di particelle.

“I risultati testano e migliorano anche i modelli teorici di dissociazione elettromagnetica che, al di là del loro interesse fisico intrinseco, sono utilizzati per comprendere e prevedere le perdite di fascio che rappresentano un limite importante per le prestazioni dell’LHC e dei futuri collisori”, ha concluso John Jowett della collaborazione ALICE.