A colaboração Alice relatou medições que quantificam a transmutação de chumbo em ouro no maior acelerador de partículas do mundo, o LHC, que funciona no CERN, de acordo com um artigo publicado na Physical Review C.
Com quase 2.000 cientistas de 174 institutos de física de 40 países, a colaboração Alice (de A Large Ion Collider Experiment, em inglês) destina-se a estudar a física da matéria que interage fortemente em densidades de energia extremas, onde se forma uma fase da matéria chamada plasma de quarks e gluões.
Transformar o chumbo, um metal básico, em ouro, um metal precioso, era o sonho dos alquimistas medievais.
Esta antiga busca, conhecida como crisopeia, pode ter sido motivada pela observação de que o chumbo, cinzento baço e relativamente abundante, tem uma densidade semelhante à do ouro, há muito cobiçado pela sua bela cor e raridade.
Muito mais tarde, tornou-se claro que o chumbo e o ouro são elementos químicos distintos e que os métodos químicos são incapazes de os transmutar, referiu o CERN, em comunicado citado na sexta-feira pela agência Europa Press.
Com o aparecimento da física nuclear no século XX, descobriu-se que os elementos pesados podiam ser transformados noutros elementos, quer naturalmente, através de decaimento radioativo, quer em laboratório, através de bombardeamento de neutrões ou protões.
Embora o ouro já tenha sido produzido artificialmente desta forma, a colaboração Alice mediu agora a transmutação de chumbo em ouro utilizando um novo mecanismo que envolve colisões quase acidentais entre núcleos de chumbo no LHC.
Colisões de energia muito elevada entre núcleos de chumbo no LHC podem criar plasma de quarks e gluões, um estado quente e denso da matéria que se acredita ter preenchido o universo cerca de um milionésimo de segundo após o Big Bang, dando origem à matéria que conhecemos hoje.
No entanto, em interações muito mais frequentes, onde os núcleos roçam uns nos outros sem se tocarem, os campos eletromagnéticos intensos à sua volta podem induzir interações fotão-fotão e fotão-núcleo que abrem novos caminhos para a exploração.
O campo eletromagnético que emana de um núcleo de chumbo é particularmente intenso porque o núcleo contém 82 protões, cada um com uma carga elementar.
Além disso, a velocidade extremamente elevada a que os núcleos de chumbo viajam no LHC (correspondente a 99,999993% da velocidade da luz) faz com que as linhas do campo eletromagnético se comprimam numa camada fina, transversal à direção do movimento, o que produz um pulso de fotões de curta duração.
Isto geralmente desencadeia um processo chamado dissociação eletromagnética, pelo qual um fotão que interage com um núcleo pode causar oscilações na sua estrutura interna, resultando na ejeção de um pequeno número de neutrões e protões. Para criar ouro (um núcleo contendo 79 protões), é necessário extrair três protões de um núcleo de chumbo nos feixes do LHC.
“É impressionante ver que os nossos detetores conseguem lidar com colisões frontais que produzem milhares de partículas, ao mesmo tempo que são sensíveis a colisões que produzem apenas algumas partículas de cada vez, permitindo o estudo de raros processos de ‘transmutação nuclear’ eletromagnética”, sublinhou o porta-voz do Alice, Marco Van Leeuwen, citado em comunicado.
Embora menos comum do que a criação de tálio ou mercúrio, os resultados mostram que o LHC está atualmente a produzir ouro a uma taxa máxima de cerca de 89.000 núcleos por segundo a partir de colisões chumbo-chumbo no local da colisão ALICE.
Os núcleos de ouro emergem da colisão a energia muito elevada e atingem o feixe do LHC ou os colimadores em vários pontos a jusante, onde se fragmentam imediatamente em protões, neutrões e outras partículas individuais. O ouro existe apenas durante uma pequena fração de segundo.
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