Des physiciens des particules font de l'or avec du plomb

Spektrum der Wissenschaft

17/5/2025

Traduction: traduction automatique

C'est le vieux rêve de l'alchimie : transformer les métaux communs en or. Ce que la "pierre philosophale" n'a pas réussi à faire, une équipe de chercheurs du CERN l'a fait, même si ce n'est que pour un court instant.

La pierre philosophale «» , que les alchimistes recherchaient autrefois, n'est en réalité pas une pierre, mais un accélérateur de particules. Des noyaux d'or sont régulièrement créés dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, près de Genève, en Suisse, lorsque deux noyaux de plomb accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière se manquent de peu. Une équipe de chercheurs vient de déterminer quantitativement la quantité d'or produite par ce processus. L'analyse montre qu'entre 2015 et 2018, environ 86 milliards de noyaux d'or ont été créés dans le LHC. Toutefois, en termes de masse, cela ne représente que 29 picogrammes.

La transformation du plomb, métal de base, en or, métal précieux, était un rêve des anciens alchimistes. Ce fantasme, connu sous le nom de chrysopée, pourrait venir du fait que le plomb, gris mat et relativement commun, a une densité similaire à celle de l'or. Cependant, il est apparu un peu plus tard que le plomb et l'or sont deux éléments chimiques différents et qu'il n'est pas possible de convertir l'un en l'autre par des méthodes chimiques.

Mais depuis le milieu du 20e siècle et l'avènement de la physique nucléaire, il est clair qu'il est tout à fait possible de transformer des éléments lourds en d'autres éléments par des méthodes physiques, soit de manière naturelle par désintégration radioactive, soit en laboratoire par bombardement ciblé de neutrons ou de protons. Ce processus est appelé transmutation. En 1980, le physicien nucléaire Glenn Seaborg a été le premier à réaliser la transmutation du bismuth en or.

Dans le LHC, les noyaux d'or sont créés lorsque deux noyaux de plomb se manquent de peu. Cela déclenche un processus appelé dissociation électromagnétique, dans lequel un photon fait osciller la structure interne du plomb (un noyau de 82 protons). Cela entraîne à son tour l'éjection d'un petit nombre de neutrons et de protons. Pour produire de l'or (un noyau de 79 protons), trois protons doivent être retirés d'un noyau de plomb. Les résultats de l'équipe de recherche montrent qu'actuellement, dans l'expérience ALICE du LHC, les collisions plomb-plomb produisent un pic de 89 000 noyaux d'or par seconde. Ils n'existent toutefois que pendant d'infimes fractions de seconde, car leur énergie élevée les fait se désintégrer immédiatement en protons individuels, neutrons et autres particules. Cela montre que : Si le rêve des alchimistes s'est techniquement réalisé, les espoirs de s'enrichir avec sont proches de zéro.

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