Transformer le plomb en or, c'est fait, voici comment ⚛️

Des physiciens du CERN ont mesuré pour la première fois la transformation de noyaux de plomb en or lors d'expériences dans le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). Ce phénomène, observé lors de collisions d'ions lourds, réalise techniquement le rêve des alchimistes médiévaux.


L'expérience ALICE a détecté cette transmutation nucléaire en étudiant les interactions électromagnétiques entre noyaux de plomb circulant à une vitesse proche de celle de la lumière. Contrairement aux réactions chimiques impossibles envisagées par les anciens alchimistes, ce processus repose sur des mécanismes quantiques bien établis.

Un phénomène de physique nucléaire extrême

Lorsque deux noyaux de plomb se frôlent sans collision frontale, leurs champs électromagnétiques intenses interagissent. Cette interaction peut arracher jusqu'à trois protons à un noyau. Sachant qu'un noyau de plomb contient 82 protons et qu'un noyau d'or en contient 79, le plomb est ainsi transformé en or.

Le détecteur ALICE a enregistré jusqu'à 89 000 de ces transmutations par seconde pendant les collisions. Les noyaux d'or ainsi produits possèdent une énergie colossale et, malheureusement pour ceux qui espéraient déjà faire fortune, se désintègrent presque instantanément.

Ce processus, appelé dissociation électromagnétique, permet également de créer du thallium (en cas de perte d'un proton) ou encore du mercure (perte de deux protons).

Une production infinitésimale mais significative

Entre 2015 et 2018, il est estimé que le LHC a généré environ 86 milliards de noyaux d'or, soit une masse de seulement 29 picogrammes. Cette quantité, bien que négligeable en pratique, représente une avancée majeure dans l'étude des réactions nucléaires.

Les calorimètres ZDC d'ALICE, conçus pour détecter des particules émises à très petit angle, ont permis cette mesure inédite. Leur précision ouvre de nouvelles perspectives pour l'étude des interactions fondamentales.

Ces résultats améliorent également la compréhension des pertes de faisceau, un paramètre clé pour optimiser les performances des accélérateurs de particules.