El antiguo sueño alquímico de convertir metales comunes en oro ha encontrado una expresión científica contemporánea gracias al experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).
Ciencia16/09/2025
Kameron Drake
El antiguo sueño alquímico de convertir metales comunes en oro ha encontrado una expresión científica contemporánea gracias al experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Científicos del Centro Europeo de Física de Partículas (CERN) han logrado medir por primera vez la transmutación de núcleos de plomo en núcleos de oro durante colisiones ultraperiféricas, produciendo aproximadamente 89.000 núcleos de oro por segundo. Esta transmutación no se basa en principios alquímicos, sino en avanzados procesos de física nuclear donde los núcleos de plomo pierden exactamente tres protones al ser expuestos a intensos campos electromagnéticos generados durante colisiones cercanas a la velocidad de la luz.
El Sueño Alquímico Hecho Realidad Científica
Durante siglos, los alquimistas medievales buscaron incansablemente la piedra filosofal, un elemento mítico que supuestamente permitiría convertir metales comunes como el plomo en oro. Esta búsqueda, conocida como crisopea, estaba motivada en parte por la observación de que el plomo y el oro comparten características físicas similares, como su densidad. La fascinación por esta transformación ha perdurado en la cultura popular, desde las novelas de Harry Potter hasta distintos animes como Full Metal Alchemist.
Con el desarrollo de la física nuclear durante el siglo XX, los científicos descubrieron que, en principio, la transmutación de elementos era posible mediante procesos nucleares. Se comprendió que los elementos se distinguen por su número de protones -82 en el caso del plomo y 79 para el oro- y que los métodos químicos eran incapaces de alterar esta estructura fundamental. La física nuclear reveló que los elementos pesados podían transformarse naturalmente mediante desintegración radiactiva o artificialmente a través del bombardeo con neutrones o protones.
Lo que diferencia este nuevo logro del CERN es el mecanismo específico empleado. Mientras que en experimentos anteriores se había logrado producir oro artificialmente mediante bombardeos directos, la colaboración ALICE ha medido la transmutación mediante un novedoso mecanismo que implica colisiones cercanas entre núcleos de plomo en el LHC, sin contacto directo. Este proceso representa un hito en la física de partículas al proporcionar una medición sistemática y directa de este fenómeno de transmutación nuclear.
ALICE (A Large Ion Collider Experiment) es uno de los proyectos más relevantes desarrollados en el CERN, diseñado específicamente para analizar colisiones de iones pesados. Su objetivo principal es recrear las condiciones del universo en los primeros instantes tras el Big Bang, estudiando el plasma de quarks y gluones que existió en ese amanecer cósmico. El experimento está equipado con detectores de alta precisión capaces de distinguir múltiples procesos físicos simultáneamente.
El detector ALICE cuenta con calorímetros de cero grados (ZDC), instrumentos fundamentales que permitieron observar este fenómeno de transmutación. Estos calorímetros son dispositivos de medición ultrasensibles capaces de detectar y contar eventos donde se pierden específicamente uno, dos o tres protones durante las colisiones, correspondiendo a la formación de talio, mercurio y oro respectivamente. La capacidad de estos detectores para funcionar en un entorno extremadamente complejo, donde ocurren miles de colisiones simultáneas, es lo que ha permitido identificar y cuantificar con precisión la producción de núcleos de oro.
Para el experimento, los científicos utilizan el LHC, el acelerador de partículas más potente del mundo, con una circunferencia de 27 kilómetros. En este gigantesco instrumento, los iones de plomo son acelerados hasta alcanzar energías extraordinarias, viajando a velocidades cercanas al límite físico posible. Esta infraestructura excepcional, combinada con la sensibilidad de los detectores ALICE, ha permitido observar un fenómeno que, hasta ahora, había sido teorizado pero no medido sistemáticamente.
El proceso que permite la transformación de plomo en oro en el LHC se conoce como disociación electromagnética. Este fenómeno físico ocurre cuando los núcleos de plomo son acelerados hasta alcanzar el 99,999993% de la velocidad de la luz. A estas velocidades extremas, cuando dos haces de plomo se cruzan sin chocar directamente en lo que se denominan colisiones ultraperiféricas, se generan campos electromagnéticos de una intensidad extraordinaria.
Estos campos electromagnéticos pueden emitir pulsos de fotones extremadamente breves pero intensos que interactúan con otros núcleos. Cuando un fotón interactúa con un núcleo de plomo, puede provocar oscilaciones en su estructura interna que resultan en la expulsión de neutrones y protones. Si el núcleo de plomo pierde exactamente tres protones -reduciendo su número atómico de 82 a 79- se convierte momentáneamente en un núcleo de oro.
La física detrás de este proceso es completamente diferente de las transformaciones químicas que imaginaban los alquimistas medievales. Como explica Uliana Dmitrieva, investigadora de la colaboración ALICE, “gracias a las capacidades únicas de los ZDC de ALICE, este análisis es el primero en detectar y analizar sistemáticamente la firma de la producción de oro en el LHC de forma experimental”. Esta declaración subraya la importancia científica del hallazgo, que va más allá de la mera curiosidad de convertir plomo en oro.
Los científicos del CERN han logrado cuantificar con precisión la producción de oro mediante este proceso. Durante la fase Run 2 del LHC, entre 2015 y 2018, el experimento ALICE generó aproximadamente 86.000 millones de núcleos de oro, equivalentes a unos 29 picogramos. En la fase Run 3, gracias a mejoras en el acelerador, esta cantidad se duplicó, aunque sigue siendo una cantidad infinitesimal desde una perspectiva práctica.
En términos de producción continua, el experimento genera aproximadamente 89.000 núcleos de oro por segundo a partir de los 174.000 millones de átomos de plomo presentes en el haz. Sin embargo, existe una limitación fundamental: el oro producido existe solamente durante una fracción de segundo. Los núcleos de oro emergen de la colisión con una energía extremadamente elevada y rápidamente impactan contra el tubo del haz del LHC o los colimadores, donde se fragmentan inmediatamente en protones individuales, neutrones y otras partículas.
Esta naturaleza efímera del oro producido hace imposible su recolección o uso práctico. Incluso si hipotéticamente se pudiera conservar todos los núcleos artificiales generados durante tres años de operación continua, la masa total de oro obtenida seguiría siendo billones de veces menor de lo necesario para fabricar una simple pieza de joyería. Como señala Marco Van Leeuwen, portavoz del detector ALICE: “Es impresionante ver que nuestros detectores pueden manejar colisiones frontales que producen miles de partículas, a la vez que son sensibles a colisiones donde solo se producen unas pocas partículas a la vez, lo que permite el estudio de raros procesos de ‘transmutación nuclear’ electromagnética”.
Implicaciones Científicas y Tecnológicas
Aunque la transmutación de plomo en oro pueda parecer inicialmente un ejercicio de curiosidad científica, este logro tiene importantes implicaciones para diversos campos de investigación. En primer lugar, el experimento valida modelos teóricos sobre disociación electromagnética, fundamentales para predecir pérdidas de haz en aceleradores de partículas. Estos modelos son esenciales para mejorar la eficiencia y seguridad de instalaciones como el LHC y para el diseño de futuros colisionadores.
La capacidad de manipular la estructura nuclear mediante interacciones electromagnéticas controladas podría tener aplicaciones significativas para la sostenibilidad energética y ambiental. Los modelos más precisos de interacción nuclear podrían ayudar a gestionar mejor los residuos radiactivos y prever su comportamiento a largo plazo. En un futuro, tecnologías similares podrían potencialmente ser utilizadas para transformar elementos peligrosos en formas más estables, reduciendo así la necesidad de almacenamiento prolongado de residuos altamente contaminantes.
Estas investigaciones también contribuyen al conocimiento fundamental sobre el comportamiento de la materia en condiciones extremas. El estudio de estos procesos nucleares ayuda a los científicos a comprender mejor la física de las colisiones entre núcleos pesados, lo que tiene implicaciones para áreas tan diversas como la astrofísica, la cosmología y el desarrollo de nuevas fuentes de energía. Como comentó Marco Van Leeuwen, es impresionante observar cómo los detectores pueden manejar tanto colisiones masivas como eventos raros donde se producen apenas unas pocas partículas.
Conclusión: Un Hito en la Física Nuclear Contemporánea
La transmutación de plomo en oro lograda en el Gran Colisionador de Hadrones representa un punto de confluencia fascinante entre los antiguos sueños alquímicos y la física nuclear de vanguardia. Aunque no proporciona una fuente práctica de oro, este logro científico demuestra la capacidad humana para manipular la materia a nivel subatómico con una precisión sin precedentes. Los resultados obtenidos por el experimento ALICE no son solo una curiosidad histórica, sino un avance significativo en nuestra comprensión de las interacciones fundamentales entre partículas y campos.
El éxito de este experimento subraya la importancia de la investigación básica en física de partículas, incluso cuando sus aplicaciones prácticas inmediatas no sean evidentes. La capacidad para observar y medir con precisión estos raros eventos de transmutación nuclear abre nuevas ventanas para la investigación de procesos subatómicos que podrían, eventualmente, conducir a tecnologías revolucionarias en campos como la gestión de residuos nucleares o la producción de energía limpia.
Como comentó Uliana Dmitrieva, este análisis representa la primera detección y estudio sistemático de la producción de oro en el LHC de forma experimental, marcando así un hito en nuestra capacidad para comprender y manipular la estructura íntima de la materia, acercándonos cada vez más a dominar los secretos que los antiguos alquimistas solo podían soñar.
"El sueño de alquimistas del siglo XVII se ha hecho realidad por los físicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC); han convertido el plomo en oro, aunque solo por una fracción de segundo y a un costo enorme. La colisión de haces de plomo crea iones de oro de corta duración.…" pic.twitter.com/JPkATPgrF0
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