Entre 2015 y 2018, la colaboración ALICE (A Large Ion Collider Experiment) del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) consiguió producir unos 86 mil millones de núcleos de oro mediante el bombardeo de núcleos de plomo a velocidades próximas a la luz. Este proceso, conocido como transmutación nuclear, ocurre cuando los núcleos de plomo (82 protones) expulsan tres protones tras el impacto, resultado de la disociación electromagnética, dando lugar a núcleos de oro (79 protones).
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La cantidad de oro formada bajo estas condiciones corresponde a una masa total de 29 picogramos (2,9 × 10^-11 g), cifra que evidencia la escala nanoscópica del fenómeno. El ritmo de producción actual en el LHC permite generar hasta 89,000 núcleos de oro por segundo.
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La transmutación de plomo en oro ocurre en colisiones de “casi contacto” entre núcleos de plomo acelerados al 99,999993% de la velocidad de la luz. La intensidad del campo electromagnético en estas condiciones genera pulsos de fotones capaces de inducir la pérdida de protones en los núcleos, desencadenando así la transformación. Sin embargo, los núcleos de oro generados permanecen estables durante apenas 1 microsegundo antes de fragmentarse al interactuar con el material de los detectores.
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Para identificar y contabilizar estos eventos, ALICE empleó calorímetros de cero grados (ZDC), instrumentos diseñados para registrar las emisiones de protones y neutrones resultantes de las interacciones electrónicas, logrando diferenciar la aparición de núcleos de oro, talio y mercurio tras las colisiones.
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El estudio, publicado el 7 de mayo de 2025 en la revista Physical Review C, representa el primer análisis sistemático de la producción de oro en las condiciones extremas del LHC, corroborando experimentalmente la viabilidad de la transmutación de elementos pesados bajo aceleración controlada.
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La conversión de plomo en oro ha sido perseguida desde la Edad Media por la alquimia. Si bien la física nuclear moderna ha permitido reproducir este sueño en escalas subatómicas y controladas, la cantidad obtenida en estos experimentos sigue siendo billones de veces menor que la requerida para fabricar objetos macroscópicos.
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Además de demostrar la posibilidad técnica de transmutación bajo condiciones controladas, los datos extraídos durante estas colisiones ofrecen insumos fundamentales para afinar los modelos teóricos de la disociación electromagnética, clave en la predicción de pérdidas de haz en el LHC y potenciales colisionadores futuros.