Se logra el mito de transformar el plomo en oro

El 8 de mayo de 2025, la Organización Europea para la Investigación Nuclear (comúnmente conocida por las siglas CERN) anunció oficialmente que logró por primera vez, la transmutación (nuclear) de plomo en oro, en el Gran Colisionador de Hadrones, o LHC, por sus siglas en inglés.

Según el reportaje del CERN, ALICE detecta la conversión de plomo en oro en el LHC ¹, “las colisiones casi accidentales entre núcleos de plomo de alta energía en el LHC generan campos electromagnéticos intensos que pueden eliminar protones y transformar el plomo en cantidades fugaces de núcleos de oro”.

Ciertamente, el encabezado es muy relevante porque expone los 5 puntos más significativos en los que se basa el descubrimiento:

Colisiones casi accidentales.
Núcleos de plomo de alta energía.
Campos electromagnéticos intensos.
Eliminar protones.
Cantidades fugaces de núcleos de oro.

Analicémoslos

En física de partículas, las Colisiones Ultraperiféricas (CUP) (o Ultraperipheral Collisions, UPC, por sus siglas en inglés) se refieren a interacciones entre núcleos atómicos, donde la distancia entre los centros de los núcleos es mayor que la suma de sus radios, pero aun así interactúan a través de la fuerza electromagnética.

En esa condición particular, en lugar de una colisión directa, los núcleos pasan “muy cerca” uno del otro, pero nunca llegan a tocarse: hay un acercamiento infinitesimal entre ellos, sin que lleguen a chocar. Ese acercamiento es tal que logra vencer la fuerza atractiva de la interacción nuclear fuerte, haciendo que las fuerzas de repulsión eléctrica entre los protones desestabilicen el núcleo y eliminen protones para estabilizarse.

El campo electromagnético que produce un acercamiento ultraperiférico es tan intenso que el entorno inmediato entre los dos núcleos se desestabiliza, de tal manera que induce un proceso de disociación electromagnética en los dos núcleos, que expulsa los protones de los núcleos.

Al expulsar protones, cambia el número atómico del núcleo y este se transforma en otro elemento. En el caso de la transmutación nuclear del plomo (Pb) en oro (Au), el núcleo del plomo tiene 82 protones y el oro 79. Ergo, la emisión de tres protones de un núcleo de plomo da como resultado un núcleo de oro.

Las cuasi colisiones nucleares se producen en entornos de muy alta energía. Específicamente para la transmutación nuclear del plomo en oro, la energía requerida es de 1.6 × 10³ MeV por núcleo de plomo.

El contexto en el que ocurren las cuasi colisiones de núcleos de plomo a 99,999993 por ciento de la velocidad de la luz dentro del Gran Colisionador de Hadrones entra en el ámbito de la teoría de la relatividad, donde la masa y la energía son conceptos intercambiables. Por esto hay que tener cuidado con lo que normalmente interpretamos como la masa de la partícula. Es decir, con el cuerpo de la partícula.

En la física de partículas, el término masa tiene tres interpretaciones que no deben confundirse:

1- Masa invariante, también conocida como masa en reposo, que es una magnitud independiente del observador.

2- Masa relativista aparente, o simplemente masa aparente, que es una magnitud dependiente del sistema de referencia que incrementa su valor con la velocidad.

3- Masa inercial aparente, sería el cociente entre la fuerza aplicada a una partícula y el módulo de la aceleración observada.

Tomando eso en cuenta, un núcleo de plomo (Pb-208) tiene una masa en reposo equivalente a 208 nucleones. Dado que 1 u ≈ 931 MeV/c², su energía en reposo es de aproximadamente 193–194 GeV, que, al moverse a 0.99999993 c, genera una masa relativista aparente cuya “energía total” es 2674 veces el valor de la masa inercial aparente. Eso equivale a un incremento de energía del orden de cientos de TeV.

Desde el concepto relativista de dilatación del tiempo, la estimación de la duración de la colisión en el marco propio de los núcleos es ≈2.3×10⁻²³ s. Para un observador externo en el laboratorio del LHC es ≈6.15×10⁻²⁰s. El Factor de Lorentz, o factor gamma, γ es ≈2674.

Durante el segundo periodo operativo (Run 2) del Experimento ALICE, se registraron unos 86.000 millones de núcleos de oro. Eso equivale a tan solo 29 picogramos (2,9 × 10⁻¹¹ g) de oro.

Actualmente se registra una producción máxima de unos 89000 núcleos de oro por segundo en el punto de colisión de ALICE. Así las cosas, “cantidades fugaces de núcleos de oro” es poco decir.

Nos desviamos ahora un poco del tema, aunque está muy relacionado con él por la cultura popular y mitológica. El gran sueño de todo alquimista ha sido lograr la crisopeya, un concepto filosófico que se relacionaba con el uróboro, la “serpiente o el dragón que se come la cola”. En la iconografía alquímica se representa con el vientre de color verde (que significa el inicio o principio) y el lomo en rojo, que simboliza el fin o la consumación del objetivo, el opus magnum, “la gran obra”, popularmente conocida como piedra filosofal.

Los alquimistas creen que se requiere cierta cantidad de crisopeya para crear una “semilla” capaz de transmutar metales en oro. Según dicha creencia, al introducir cierta cantidad de crisopeya en un metal cualquiera y bajo determinadas condiciones, este llega a convertirse en oro.

Entonces, las grandes investigaciones de los alquimistas se centraban en cómo introducir la crisopeya en el metal y las condiciones específicas que se necesitaban para lograr producir la semilla: la piedra filosofal.

Y había un problema más: la crisopeya se debía preparar de disoluciones que separaban del oro. Es decir, había que crear disoluciones de oro y probar cuál de ellas funcionaba, en qué cantidad y a qué concentración y temperatura. Ergo, ¡misión imposible!