MADRID 9 maio (EUROPA PRESS) -
Em um artigo publicado na Physical Review C, a colaboração ALICE relata medições que quantificam a transmutação de chumbo em ouro no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN.
Transformar chumbo, um metal básico, em ouro, um metal precioso, era o sonho dos alquimistas medievais. Essa antiga busca, conhecida como crisopeia, pode ter sido motivada pela observação de que o chumbo, cinza fosco e relativamente abundante, tem uma densidade semelhante à do ouro, há muito cobiçado por sua bela cor e raridade. Muito mais tarde, ficou claro que o chumbo e o ouro são elementos químicos diferentes e que os métodos químicos são incapazes de transmutá-los, informa o CERN em um comunicado.
Com o surgimento da física nuclear no século XX, descobriu-se que os elementos pesados podiam ser transformados em outros elementos, seja naturalmente, por decaimento radioativo, ou em laboratório, por um bombardeio de nêutrons ou prótons. Embora o ouro já tenha sido produzido artificialmente dessa forma, a colaboração ALICE mediu agora a transmutação do chumbo em ouro por um novo mecanismo que envolve colisões quase acidentais entre núcleos de chumbo no LHC.
As colisões de energia extremamente alta entre núcleos de chumbo no LHC podem criar quarks e glúons de plasma, um estado quente e denso de 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. Entretanto, nas interações muito mais frequentes, em que os núcleos se esfregam uns nos outros sem se tocar, os intensos campos eletromagnéticos que os cercam podem induzir interações fóton-fóton e fóton-núcleo que abrem novos caminhos de exploração.
O campo eletromagnético que emana de um núcleo de chumbo é particularmente intenso porque o núcleo contém 82 prótons, cada um com uma carga elementar. Além disso, a altíssima velocidade com que os núcleos de chumbo viajam no LHC (correspondente a 99,999993% da velocidade da luz) faz com que as linhas do campo eletromagnético sejam comprimidas em uma camada fina, transversal à direção do movimento, o que produz um pulso de fótons de curta duração.
Isso geralmente desencadeia um processo chamado dissociação eletromagnética, pelo qual um fóton que interage com um núcleo pode causar oscilações em sua estrutura interna, resultando na ejeção de um pequeno número de nêutrons e prótons. Para criar ouro (um núcleo que contém 79 prótons), três prótons precisam ser extraídos de um núcleo de chumbo nos feixes do LHC.
"É impressionante ver que nossos detectores podem lidar com colisões frontais que produzem milhares de partículas, ao mesmo tempo em que são sensíveis a colisões nas quais apenas algumas partículas são produzidas por vez, permitindo o estudo de processos raros de 'transmutação nuclear' eletromagnética", disse Marco Van Leeuwen, porta-voz do ALICE, em um comunicado.
A equipe do ALICE usou os calorímetros de grau zero (ZDC) do detector para contar o número de interações fóton-núcleo que resultaram na emissão de zero, um, dois e três prótons acompanhados de pelo menos um nêutron, associados à produção de chumbo, tálio, mercúrio e ouro, respectivamente.
Embora menos frequentes do que a criação de tálio ou mercúrio, os resultados mostram que o LHC atualmente produz ouro a uma taxa máxima de cerca de 89.000 núcleos por segundo a partir de colisões chumbo-chumbo no ponto de colisão do ALICE. Os núcleos de ouro emergem da colisão com energia muito alta e colidem com o feixe do LHC ou com os colimadores em vários pontos a jusante, onde se fragmentam imediatamente em prótons, nêutrons e outras partículas individuais. O ouro existe apenas por uma pequena fração de segundo.
UMA PEQUENA QUANTIDADE
A análise do ALICE mostra que, durante a segunda execução do LHC (2015-2018), cerca de 86 bilhões de núcleos de ouro foram criados nos quatro principais experimentos. Em termos de massa, isso corresponde a apenas 29 picogramas (um picograma é a bilionésima parte de um grama). Como a luminosidade do LHC está aumentando continuamente graças às atualizações regulares da máquina, a terceira execução produziu quase duas vezes mais ouro do que a segunda, mas o total ainda é bilhões de vezes menor do que o necessário para fazer uma peça de joalheria.
Embora o sonho dos alquimistas medievais tenha se tornado realidade, suas esperanças de riqueza foram mais uma vez frustradas.
"Graças aos recursos exclusivos dos ZDCs do ALICE, a presente análise é a primeira a detectar e analisar sistematicamente a assinatura da produção de ouro no LHC em caráter experimental", diz Uliana Dmitrieva, da colaboração ALICE.
"Os resultados também testam e aprimoram modelos teóricos de dissociação eletromagnética que, além de seu interesse físico intrínseco, são usados para entender e prever as perdas de feixe que são um limite importante para o desempenho do LHC e de futuros colisores", acrescenta John Jowett, também da colaboração ALICE.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático