Durante a Idade Média, a alquimia era uma prática comum, com muitos dedicados à busca pela transformação de metais comuns em ouro. No entanto, o que antes era apenas um sonho distante para os alquimistas, hoje se tornou uma realidade científica, embora em uma escala extremamente limitada. O Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN conseguiu, entre 2015 e 2018, produzir núcleos de ouro a partir de núcleos de chumbo acelerados a altas velocidades.
O processo de criação de ouro no LHC é um feito notável da física moderna. Embora a quantidade de ouro gerada seja insignificante, apenas trilionésimos de um grama, o método utilizado para quantificar essa produção é o que realmente impressiona. Através do uso dos calorímetros de grau zero do detector ALICE, os físicos foram capazes de contar os prótons que acompanhavam os nêutrons nas interações do chumbo, permitindo uma análise detalhada da produção de ouro.
Como o chumbo se transforma em ouro no LHC?
Na tabela periódica, o chumbo e o ouro estão próximos, com o ouro possuindo 79 prótons e o chumbo 82. A transformação de chumbo em ouro envolve a remoção de alguns prótons e nêutrons de um átomo de chumbo. No entanto, essa transmutação não é simples e requer um colisor de partículas capazes de acelerar partículas a energias extremamente altas para que essa remoção ocorra.
O processo é intensivo em energia e demanda equipamentos especializados e caros. O chumbo é frequentemente utilizado em experimentos de colisores de partículas, resultando na produção efêmera de ouro como subproduto. Durante as quase colisões no LHC, os núcleos de chumbo giram a velocidades próximas à da luz, criando condições ideais para a remoção de prótons e nêutrons.
Quais outros elementos são criados além do ouro?
Além do ouro, o processo de quase colisão no LHC também resulta na produção de outros elementos. A interação com fótons pode alterar a estrutura interna de um núcleo de chumbo, levando à ejeção de nêutrons e prótons. Isso pode resultar na formação de núcleos de tálio e mercúrio, além do ouro.
O tálio, com 123 nêutrons e 81 prótons, e o mercúrio, com 121 nêutrons e 80 prótons, são produzidos em quantidades significativamente maiores do que o ouro. No entanto, a produção de ouro ainda é um feito notável, com uma taxa de cerca de 89.000 núcleos por segundo durante as colisões chumbo-chumbo no LHC.
Por que a produção de ouro no LHC é limitada?
A quantidade de ouro produzida no LHC é extremamente pequena, apenas 29 picogramas durante a segunda execução do acelerador de partículas. Isso se deve ao fato de que os núcleos de ouro, uma vez formados, colidem rapidamente com as paredes do colisor e se desintegram em uma chuva de partículas subatômicas.
Embora a produção de ouro em grandes quantidades não seja viável com a tecnologia atual, o estudo desses processos oferece insights valiosos sobre as interações subatômicas e a transmutação nuclear. Os resultados obtidos pelo LHC superam as expectativas dos alquimistas medievais e abrem novas possibilidades para a pesquisa científica.
Quais são as possibilidades para a transmutação nuclear no futuro?
As descobertas realizadas no LHC representam um avanço significativo na compreensão das interações subatômicas. A capacidade de transformar chumbo em ouro, mesmo que em pequenas quantidades, demonstra o potencial da ciência moderna em explorar fenômenos que antes eram considerados impossíveis.
Embora a produção de ouro em larga escala não seja o objetivo principal dos experimentos no LHC, a pesquisa contínua nesse campo pode levar a novas descobertas e aplicações na física de partículas. O estudo da transmutação nuclear pode abrir caminho para inovações tecnológicas e científicas no futuro. Além disso, a compreensão mais aprofundada desses eventos pode ter implicações em áreas como a física nuclear e até na percepção de elementos em processos astrofísicos.