Il sogno degli alchimisti è realtà per la fisica

Trasformare un vile metallo come il piombo in oro: gli scienziati del CERN hanno realizzato il sogno inseguito dagli alchimisti medievali - seppure per brevissimi istanti - grazie a un nuovo meccanismo basato sulle collisioni mancate tra atomi di piombo all'interno del Large Hadron Collider. I risultati dell'esperimento sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review C.. Una terza via. La fisica nucleare ha già dimostrato che gli elementi pesanti possono trasformarsi in altri sia attraverso il decadimento radioattivo in natura sia in laboratorio, sotto bombardamento di neutroni o protoni. Ora gli scienziati della collaborazione ALICE del CERN hanno dimostrato che questa trasmutazione può avvenire anche attraverso un nuovo meccanismo, un tipo di interazione frequente all'interno dell'acceleratore di particelle LHC, che prevede che i nuclei degli atomi di piombo si sfiorino senza toccarsi.. Emissione di protoni. Il nucleo dell'atomo del piombo comprende 82 protoni; quello dell'oro soltanto tre in meno, 79. Il campo elettromagnetico emesso dagli atomi di piombo è già particolarmente intenso, ma alle velocità elevatissime a cui viaggiano questi atomi nell'LHC, (corrispondenti al 99,999993% della velocità della luce), le linee di campo elettromagnetico dei nuclei del piombo vengono compresse in modo da generare brevi impulsi di fotoni. Spesso, questo fenomeno innesca un processo chiamato dissociazione elettromagnetica, per cui i fotoni possono provocare oscillazioni nelle particelle vicine destabilizzando la loro struttura interna, e provocando l'espulsione di protoni o neutroni.. Scomparso in un soffio. La rimozione di tre protoni dal nucleo del piombo porta alla creazione di un nucleo di oro; rimuovendo due protoni si ottiene un nucleo di mercurio, se ne vengono espulsi due si ha un nucleo di tallio. I risultati mostrano che LHC produce attualmente oro a un tasso di circa 89.000 nuclei al secondo, meno frequente rispetto alla creazione di tallio o mercurio. I nuclei d'oro hanno comunque vita molto breve: emergendo da collisioni a energie molto elevate si schiantano sulle pareti dell'LHC disgregandosi in singoli protoni o neutroni.. Pepite invisibili. L'oro esiste soltanto per una piccolissima frazione di secondo, e in quantità trilioni di volte inferiori a quelle che servirebbero per realizzare un gioiello - con buona pace degli alchimisti. Come spiegato in un comunicato del CERN, «nel Run 2 dell'LHC (2015-2018), sono stati creati circa 86 miliardi di nuclei d'oro nei quattro esperimenti principali. In termini di massa, ciò corrisponde a soli 29 picogrammi (2,9 × 10⁻¹ g )».. Il contesto. L'esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment) è un esperimento di LHC in cui si studiano le collisioni tra nuclei di piombo, pensato per studiare le condizioni di una fase di materia chiamata plasma di quark e gluoni, che si pensa sia esistita immediatamente dopo il Big Bang. La trasformazione osservata è invece avvenuta in un processo meno spettacolare e meno violento, fatto di collisioni appena sfiorate..