Eksperyment przeprowadzony w CERN potwierdził, że transmutacja pierwiastków nie należy już wyłącznie do historii alchemii. W warunkach laboratoryjnych udało się usunąć z jąder ołowiu trzy protony, uzyskując w ten sposób jądra złota. Choć skala zjawiska pozostaje symboliczna, sam fakt jego zaobserwowania zmienia sposób, w jaki współczesna nauka patrzy na granice możliwej ingerencji w strukturę materii.
Przekształcanie ołowiu w złoto nie jest już tylko legendą. Naukowcy z CERN publikują efekty eksperymentu. Fot. shironosov / Canva Pro
CERN przekształcił ołów w złoto – nowy rozdział fizyki jądrowej
Po raz pierwszy naukowcy z zespołu ALICE, działającego w ramach Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) pod Genewą, zarejestrowali precyzyjnie proces przemiany ołowiu w złoto. Zjawisko to zaobserwowano w czasie tzw. kolizji ultraperyferyjnych w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), podczas których jądra atomowe nie zderzają się bezpośrednio, lecz mijają się na tyle blisko, że wchodzą w silne interakcje elektromagnetyczne. Przy energii 5,36 TeV na parę nukleonów, pola generowane przez poruszające się z prędkością niemal światła jądra ołowiu wywołują emisję wysokoenergetycznych fotonów. Te z kolei inicjują reakcje prowadzące do usunięcia trzech protonów z jądra ołowiu, czego efektem jest powstanie jądra złota – o liczbie atomowej 79.
Dokładna rejestracja tego procesu wymagała wyjątkowej precyzji, ponieważ analizowano zdarzenia o niskiej intensywności – takie, w których nie powstają tysiące cząstek, lecz zaledwie pojedyncze protony i neutrony. Oficjalna publikacja analizy wyników eksperymentu i potwierdzenie skuteczności mechanizmu transmutacji ukazały się w maju 2025 roku w czasopiśmie Physical Review C, po zakończeniu długotrwałego procesu analizy danych.
Przeczytaj też: Polska jak Kuwejt? Te surowce mogą zmienić naszą gospodarkę, ale jest jeden haczyk
Kluczowym elementem były kalorymetry zerowego kąta (ZDC), zainstalowane 140 metrów od miejsca kolizji. To one pozwoliły badaczom rozróżnić przypadki utraty przez jądra odpowiednio jednego, dwóch lub trzech protonów, co odpowiadało przemianie w tall, rtęć i złoto. Po raz pierwszy możliwe było zatem ilościowe określenie efektywności tego typu przemiany jądrowej w warunkach eksperymentu wielkoskalowego.
Co istotne, każde z tych jąder porusza się z tak ogromną energią, że ulega dezintegracji niemal natychmiast po zderzeniu z elementami infrastruktury akceleratora. Choć z praktycznego punktu widzenia produkcja ta nie ma wartości przemysłowej, badacze podkreślają jej znaczenie dla przyszłości fizyki wysokich energii. Analiza takich zdarzeń pozwala lepiej zrozumieć mechanizmy utraty cząstek w wiązce, co ma kluczowe znaczenie dla dalszego rozwoju technologii zderzaczy.
Wielki Zderzacz Hadronów w CERN pod Genewą. Dzięki niemu naukowcy zmienili strukturę cząstek ołowiu. Fot. Wirestock / Canva Pro
Transformacja ołowiu w złoto – od alchemii do fizyki cząstek
Idea przemiany metali nieszlachetnych w złoto, znana w starożytnych źródłach pod nazwą chrysopoeia, zajmowała uczonych już w czasach późnoantycznych. Grecki autor Zosimos z Panopolis, a później średniowieczni alchemicy, tacy jak tzw. Kleopatra Alchemiczka, opisywali tę koncepcję jako część tzw. Wielkiego Dzieła – duchowo-materiałowego doskonalenia materii. Przez stulecia dążono do uzyskania złota za pomocą rytuałów, destylacji i symbolicznej pracy z pierwiastkami, aż do momentu, gdy rozwój chemii eksperymentalnej obalił zasadność tych metod. W XVII wieku Robert Hooke i Isaac Newton rozróżnili metale jako odrębne pierwiastki chemiczne, czym zamknęli rozdział alchemii jako praktyki naukowej, choć sama idea przekształcania materii pozostała żywa w wyobraźni i w nauce.
Praktyczne próby transmutacji pierwiastków wróciły w XX wieku, gdy rozwój fizyki jądrowej umożliwił zmianę składu atomowego za pomocą akceleratorów cząstek. W 1980 roku amerykański chemik Glenn T. Seaborg i jego zespół w Lawrence Berkeley National Laboratory przeprowadzili eksperyment, w którym bombardowali izotopy bizmutu ciężkimi jonami, uzyskując śladowe ilości złota. Eksperyment trwał kilkanaście godzin, pochłonął znaczne środki finansowe, a efektem były pojedyncze atomy wykryte przy pomocy spektrometru mas. W kolejnych latach podobne próby przeprowadzano m.in. w Japonii i Niemczech, jednak żadna z metod nie dawała nadziei na zastosowanie przemysłowe. Wynik uzyskany w CERN różni się zasadniczo: opiera się nie na zewnętrznej ingerencji, lecz na wykorzystaniu naturalnych warunków elektromagnetycznych powstających przy zderzeniach wysokoenergetycznych jąder, co znacząco podnosi efektywność procesu.
Przeczytaj też: Te plaże to śmiertelna pułapka. Kiedy i gdzie rekiny atakują najczęściej?
Mimo spektakularnego charakteru odkrycia, jego wpływ na światowy rynek złota pozostaje czysto teoretyczny. Całkowita globalna produkcja tego metalu w 2024 roku przekroczyła 4 900 ton, przy średniej cenie powyżej 2 300 dolarów za uncję, co czyni złoto jednym z najstabilniejszych surowców inwestycyjnych. Wprowadzenie nowego, laboratoryjnego źródła surowca mogłoby wywołać zainteresowanie rynku, jednak dopóki koszt energii potrzebnej do transmutacji nie zostanie radykalnie obniżony, konkurencja z górnictwem przemysłowym w Chinach, Rosji czy Australii jest nierealna. Według szacunków World Gold Council, nawet przy wielokrotnie większej wydajności technologii stosowanej w CERN, wpływ na ceny rynkowe byłby marginalny, o ile produkcja nie osiągnie poziomu setek ton rocznie – co przy obecnych parametrach pozostaje poza zasięgiem.
Przeczytaj też:
Nie tylko egzotyczne kraje. Ziemia w Polsce może zatrząść się w każdej chwili
Niewidzialna potęga, która burzy spokój. Tajemnice gwałtownych wichur i ich ślady w historii Polski
Zaskakujące tajemnice gadzich spojrzeń. Dlaczego węże patrzą na świat inaczej niż my?