I fisici ottengono l'oro dal piombo

Il sogno degli alchimisti si è avverato: i rivelatori dell'esperimento ALICE, installati al Large Hadron Collider del CERN (l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare), hanno registrato la trasformazione del piombo in oro. Tutto ciò è stato fatto con la partecipazione diretta dei fisici russi dell'Istituto per la ricerca nucleare dell'Accademia russa delle scienze. Uno di loro, il dottore in scienze fisiche e matematiche Igor Pshenichnov, due decenni fa ha sviluppato un modello teorico di dissociazione elettromagnetica (disintegrazione dei nuclei da parte di quanti gamma), che ha permesso di spiegare il meccanismo di formazione dei nuclei d'oro e di altri elementi in seguito alla collisione di fasci di nuclei di piombo in un acceleratore.

Un articolo che descrive come ciò è avvenuto è stato pubblicato di recente sulla rivista scientifica Physical Review Journals. In esso gli scienziati che lavorano al rivelatore ALICE hanno condiviso con il mondo, in modo assolutamente gratuito, la “ricetta” per ottenere l’oro, ovvero hanno parlato delle misurazioni da loro effettuate per trasformare il piombo in oro.

Gli alchimisti medievali notarono che il piombo vile aveva una densità molto simile a quella dell'oro e quindi tentarono più volte di trasformarlo nel metallo nobile tramite mezzi chimici. Ciò continuò finché non divenne chiaro che piombo e oro erano elementi chimici diversi e che pertanto la chimica era inutile per convertire un elemento nell'altro.

Nel XX secolo i fisici vennero in soccorso, dimostrando che diversi elementi possono trasformarsi in altri, sia in modo naturale attraverso il decadimento radioattivo, sia in laboratorio, tramite bombardamento con neutroni o protoni.

Sebbene l'oro sia già stato e sarà prodotto in laboratorio mediante irradiazione con neutroni e protoni, è stata la collaborazione ALICE a scoprire la trasmutazione del piombo in oro utilizzando un nuovo meccanismo.

— Igor Anatolyevich, ci può dire qual era l'obiettivo originale del suo lavoro? — Chiedo all'autore del modello di collasso del nucleo.

— Lo scopo degli esperimenti condotti al Large Hadron Collider è studiare le collisioni dei nuclei che portano alla formazione del plasma di quark e gluoni. Secondo la teoria del Big Bang, si ritiene che 14 miliardi di anni fa questa sostanza calda e densa abbia riempito l'universo circa un milionesimo di secondo dopo il Big Bang, creando la materia che conosciamo oggi.

Nell'esperimento ALICE si è osservato che durante le interazioni elettromagnetiche dei nuclei si formano nuclei secondari, ad esempio di tallio, di mercurio o dello stesso oro, che ad alta velocità abbandonano l'orbita principale e cadono nei magneti superconduttori del collisore, interrompendone il funzionamento. Si tratta di un problema tecnico molto reale che deve essere risolto. Il nostro modello ha previsto la velocità di formazione di tali nuclei secondari.

— Qual è l’essenza dell’opera?

— Nel collisionatore, gli scienziati hanno studiato principalmente le collisioni “frontali” dei nuclei di piombo. Tuttavia, in interazioni molto più frequenti, quando i nuclei si incrociano semplicemente senza toccarsi, gli intensi campi elettromagnetici che li circondano possono influenzare i nuclei in arrivo, espellendo da essi i protoni. Il modello prevedeva che, espellendo anche solo tre protoni da un nucleo di piombo, questo si sarebbe trasformato in oro con una probabilità notevole.

— E quanti nuclei sono stati ottenuti nell'esperimento?

— L'analisi di ALICE mostra che durante gli esperimenti sono stati creati circa 86 miliardi di nuclei d'oro. In termini di massa, ciò corrisponde a soli 29 picogrammi (2,9 × 10 -11 grammi) di oro. Purtroppo la loro vita fu fugace.

Naturalmente, l'oro ottenuto dall'LHC non si misura in grammi: si tratta di quantità microscopiche e con esse non è possibile realizzare gioielli. Ma resta il fatto che gli scienziati ora conoscono la fisica della sua produzione.

Pubblicato sul quotidiano "Moskovsky Komsomolets" n. 29520 del 14 maggio 2025

Titolo del giornale: Oro fugace