Detectan por primera vez la conversión de plomo en oro en el LHC

• El equipo de colaboración ALICE cuantificó el proceso por el cual el plomo se transforma en oro mediante colisiones de núcleos de plomo de alta energía en el LHC del CERN
• El experimento mostró que, en colisiones cercanas, los potentes campos electromagnéticos expulsan protones de los núcleos de plomo, dando origen a una cantidad diminuta de núcleos de oro
• Con detectores ZDC se analizó de forma sistemática la generación de plomo, talio, mercurio y oro
• Los núcleos de oro producidos existen durante un tiempo muy breve y su cantidad es extremadamente pequeña, por lo que no alcanza para fabricar joyas reales
• Este estudio pone a prueba la teoría de disociación electromagnética y aporta nuevos datos que podrían contribuir a mejorar el rendimiento de futuros aceleradores

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Importancia del experimento de conversión de plomo en oro con ALICE en el LHC

• La colaboración ALICE detectó por primera vez de forma experimental y sistemática que el plomo se transforma en cantidades ínfimas de oro mediante experimentos de colisiones cercanas de núcleos de plomo de alta energía en el LHC del CERN
• Esta investigación mostró que el antiguo sueño de los alquimistas medievales es posible en términos de física nuclear, y midió un nuevo mecanismo de transmutación

El antiguo sueño de la alquimia y el avance de la física nuclear

• Tradicionalmente, convertir plomo en el metal precioso oro era el objetivo de la alquimia, aunque en realidad ambos elementos tienen propiedades químicas completamente distintas
• En el siglo XX se descubrió que, usando reacciones nucleares, era posible la interconversión entre elementos pesados
• Aunque ya existían registros previos de producción artificial de oro, esta vez se cuantificó la transmutación causada por un nuevo mecanismo que ocurre en colisiones cercanas de núcleos de plomo

Colisiones de plomo en el LHC y generación de nuevas partículas

• En las colisiones frontales de alta energía entre núcleos de plomo en el LHC se genera un plasma de quarks y gluones
• Sin embargo, en las colisiones cercanas, que ocurren con mayor frecuencia, pueden generarse intensos campos electromagnéticos incluso sin que los núcleos lleguen a chocar realmente
• En ese momento ocurre el proceso de disociación electromagnética, en el que la estructura interna vibra por la interacción fotón-núcleo y se emiten unos pocos neutrones y protones
• Para producir oro es necesario remover tres protones del núcleo de plomo

El detector ALICE y la medición de la producción de oro

• En el experimento ALICE se utilizaron detectores ZDC (Zero Degree Calorimeter) para distinguir las especies nucleares generadas por interacción fotón-núcleo
• De esta forma se analizó en detalle la producción de núcleos de plomo, talio, mercurio y oro
• Los resultados experimentales midieron que en el punto de colisión de ALICE en el LHC se generan alrededor de 89,000 núcleos de oro por segundo
• Los núcleos de oro producidos chocan con la estructura del LHC a energías muy altas y se desintegran de inmediato, por lo que su tiempo de existencia es extremadamente breve

Cantidad de oro producida en el experimento del LHC y su significado

• Durante el período Run 2 del LHC (2015~2018), se estima que se produjeron unos 86 mil millones de núcleos de oro
• Convertido en masa, eso equivale a apenas 29 picogramos (2.9 ×10^-11 g), por lo que no puede aprovecharse como metal precioso real
• En el Run 3 más reciente, la cantidad de oro producida casi se duplicó, pero sigue estando muy lejos de alcanzar siquiera para fabricar una sola pieza de joyería
• Así, el sueño de la alquimia medieval se ha hecho realidad en términos técnicos, pero sigue muy lejos de convertirse en riqueza material

Importancia de los resultados de ALICE y aplicaciones futuras

• Gracias al ZDC de ALICE, este análisis constituye el primer caso de detección y medición experimental y sistemática de una señal de producción de oro en el LHC
• Estos resultados contribuyen a refinar la teoría de disociación electromagnética, importante también en aspectos prácticos como la predicción de pérdidas de haz en el LHC y en futuros aceleradores

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Comentarios de Hacker News

• Se descubrió que durante el Run 2 del LHC (2015–2018), los cuatro experimentos principales generaron unos 86 mil millones de núcleos atómicos de oro, lo que equivale a una masa de alrededor de 29 picogramos (2.9 ×10^-11 g); para producir 1 onza haría falta multiplicarlo por billones, pero ahora convertir plomo en oro, el viejo sueño de los alquimistas, ocurre incidentalmente en un acelerador de partículas
  • Hice las cuentas y, para que el LHC llegara al punto de equilibrio, el precio del oro tendría que ser de 48 cuatrillones de dólares por onza
  • La escala de esto es realmente asombrosa: 86 mil millones de núcleos atómicos apenas equivalen a 29 picogramos; 1 gramo son 10^12 picogramos, y en 1 gramo de oro hay 10 sextillones de núcleos de oro
  • Al final se siente como si de verdad hubiéramos conseguido la auténtica piedra filosofal
  • Como ese no era el objetivo principal, fue solo esa cantidad; si la producción de oro fuera la meta central, creo que podrían fabricarse cantidades mucho mayores
  • Creo que hay que llamar rápido a nVidia; esta empresa ya integra accelerator en sus GPU y escala mejor que la ley de Moore
  • Esperen, olvidé que esos núcleos solo existieron durante microsegundos; en realidad no escala, solo es un truco
  • Me pregunto si han intentado convertir plomo en oro por otros métodos
  • Tenía entendido que el oro producido por este tipo de bombardeo sería radiactivo
  • Me pregunto si ya habrán hecho esta conversión también en armas nucleares
  • No sé si esto es noticia nueva; siento que llevo escuchando esta historia desde hace mucho
  • Qué lástima que no le pusieran ALCHEMY en vez de ALICE
  • Creo que la rentabilidad es solo cuestión de tiempo; Uber tampoco dio ganancias durante años. Si alcanza economías de escala, solo hay que esperar. La alquimia seguirá, la transmutación de elementos apenas comienza
  • Me pregunto qué pensaría Newton si estuviera vivo hoy
• El oro generado esta vez es el isótopo oro-203, que es radiactivo y en un minuto se desintegra en mercurio-203 (también radiactivo); el oro que conocemos es oro-197. La conversión de plomo a oro-197 ya se había logrado en 1980, y en todos los casos la cantidad obtenida es tan pequeña que no tiene ningún valor real como metal precioso
• Trabajé en artículos relacionados con RHIC en Brookhaven National Lab, que fue el precursor del programa de iones pesados del LHC. En ese entonces hacían experimentos de colisión de oro en RHIC, y un revisor preguntó si no podían ahorrar presupuesto reemplazándolo por un elemento barato como el plomo. Nadie del equipo supo qué responder. Según recuerdo, en toda la vida útil del programa no se usó ni 1 miligramo de oro
  • Si en ese momento lo hubieran cambiado por plomo, quizá habrían producido varios miligramos más de oro
• Por diversión calculé cuánto tardarían el LHC y Alice en financiar el FCC (15B CHF, al precio actual del oro) solo con producción de oro; asumiendo condiciones perfectas, harían falta 185 mil millones de años. Este universo apenas tiene unos 14 mil millones de años (ignorando aquí la tensión de Hubble)
  • Como el costo de producir el oro es mayor que lo que realmente vale, en la práctica el plazo es infinito
  • Así que no hay que preocuparse por que el LHC diluya la oferta de oro; la minería de asteroides sería una variable mucho más relevante
  • Solo estamos considerando producir oro exactamente de la misma manera que ahora; me pregunto qué pasaría si el proceso mejorara y se añadiera una tasa de crecimiento
• Cada vez que escucho discusiones sobre progreso tecnológico me queda esta idea: a comienzos del siglo XX también decían que se había llegado al límite de la tecnología, y hoy todavía se oye eso a veces. Pero siento que las limitaciones a las que nos enfrentamos ahora no son de conocimiento, sino de recursos e ingeniería. De verdad ya podemos hacer transmutación alquímica de oro, pero no tenemos la capacidad de producir cantidades prácticas. El problema no es no saber cómo hacerlo, sino que la productividad es demasiado baja. Puede que ciencia de materiales, química y física todavía nos den más conocimiento práctico, pero no creo que el ritmo del progreso tecnológico siga siendo tan rápido como ahora. De hecho, creo que donde más hay por aplicar de inmediato es en bioquímica y biología; ese campo apenas está empezando. Aunque no encontremos una forma de viajar más rápido que la luz, si pudiéramos modificar el cuerpo para conservarlo durante cientos o miles de años, ese dejaría de ser un límite que haya que superar. Manipular la biología a voluntad me parece mucho más peligroso que la proliferación nuclear; no soy experto, solo es una impresión personal
  • Creo que la ciencia de materiales y la química apenas están empezando; en realidad solo manejamos propiedades de materiales simples a granel. Hay un espacio infinito de nuevos diseños como metamateriales y máquinas moleculares
  • La ciencia de materiales, incluso con suficientes marcos teóricos y capacidad de cómputo, sigue siendo difícil de predecir en la escala nano a micro; en general ha avanzado rompiendo barreras con métodos empíricos y experimentación. Si eso llegara a resolverse matemáticamente en este campo, habría una innovación al nivel de la industria y la IT. Esa capacidad computacional también es esencial para una revolución en biología, y últimamente han ido apareciendo avances en esa dirección, así que tengo grandes expectativas
  • Me parece exagerado decir que ya llegamos al límite de recursos e ingeniería cuando todavía tenemos una singularidad potencial por delante y ni siquiera podemos construir una esfera de Dyson
  • La clave es hasta dónde podemos llevar a la práctica el conocimiento y la tecnología que ya tenemos. A veces sí se siente una pared por la crisis de la democracia, los límites de la capacidad de procesamiento de las computadoras y la autodevoración de las plataformas; pero, en realidad, si no hubiera sido por la pandemia, la guerra y el desorden social, esta época habría sido recordada como una era de innovación científica. Solo CRISPR y la IA bastan para definir una época. En general, no creo que aún estemos en un punto donde pueda afirmarse que ya hubo una desaceleración brusca en los campos prácticos, así que soy un poco más optimista
• Me hace preguntarme si la verdadera razón de ser del LHC era la obsesión de los físicos por convertir metales comunes en oro; también se dice que Newton dedicó 30 años de su vida a la alquimia
  • Si les preocupan los recortes de presupuesto, convertir plomo en oro es una buena solución
  • Esto solo fue algo divertido; se sabe desde hace mucho que es posible, pero es tan caro que no tiene utilidad práctica
  • También hay un texto interesante sobre alquimia y el Nobel
  • Seguramente los Anunnaki están haciendo un último intento desesperado para un proyecto de extracción masiva de oro atmosférico
  • Creo que el Ars Magna sigue teniendo vigencia; si los alquimistas lograran superar el hecho de que sus teorías religioso-filosóficas de la naturaleza necesitan una revisión fundamental, probablemente encontrarían fascinante la era de la química moderna
• Pregunta al azar: históricamente, ¿por qué estuvieron tan vinculados el plomo y el oro? ¿Por qué los alquimistas se enfocaban tanto en transformar plomo en oro y no hierro o cuarzo, por ejemplo? Supongo que será porque ambos son pesados y blandos
  • La teoría principal de la época era que los metales se transformaban de manera natural y gradual bajo tierra en metales cada vez más nobles, siendo el oro la etapa final. Intentar convertir plomo en oro no era pensamiento mágico, sino un intento racional de reproducir la naturaleza en el laboratorio
  • Supongo que porque el plomo se usaba mucho para falsificar monedas. Había muchas monedas de plomo recubiertas de oro, y por eso en las películas medievales muerden las monedas de oro; el objetivo máximo era convertirlo de verdad
  • El artículo también menciona la razón: el plomo tiene un peso parecido al del oro, además de la belleza y rareza del oro
  • De hecho, sí se llegó a vender plomo recubierto de oro para engañar, pero una falsificación perfecta era imposible por la diferencia en el punto de fusión del oro. La alquimia no intentaba cambiar cosas a nivel atómico, sino propiedades como el color o el punto de fusión
  • Tal vez asumían que, por parecerse más en peso que el hierro, debía de haber una relación cercana. También se intentó transformar plata en oro; quizá parecía más fácil porque requería un cambio menor
  • Un amigo muy metido en alquimia me dijo que la diferencia es de solo tres protones, aunque dudo que los alquimistas antiguos supieran algo de estructura nuclear
  • Los alquimistas escondían sus recetas, así que plomo, oro, mercurio y demás eran jerga para referirse a sustancias reales. Jābir ibn Hayyān (Geber) también escribía usando su propio código. El secreto verdadero sigue cubierto de misterio
  • El yoduro de plomo se parece muchísimo al oro en apariencia; quizá tenga algo que ver
  • Probablemente era algo como “si logramos que brille más, nos haremos ricos”. Existía una economía del oro y, si alguien lograba convertir plomo en oro con éxito, supongo que ni siquiera pensaban en que la escasez del oro desaparecería y su precio caería
  • La alquimia también tenía un fuerte sentido religioso y trascendental: creían que los nombres y propiedades de las cosas naturales tenían significado simbólico. La transmutación de metales simbolizaba la transformación del alma (plomo = corrupción, oro = divinidad), y se pensaba que la piedra filosofal transformaba tanto el alma como la materia. También era una forma de estafar a mecenas aristocráticos difíciles de impresionar. Hay un post interesante de Reddit sobre eso
• Al final sí logramos convertir plomo en oro, pero en la práctica resulta más eficiente y rentable fabricar montones de tarjetas gráficas, minar criptomonedas y echarle agua encima para producir dinero digital; la realidad termina pareciéndose a un montón de esquemas piramidales
• Entonces, lo que los alquimistas realmente necesitaban era un acelerador de partículas gigante; estaban muchísimo más adelantados a su tiempo de lo que parecía
  • Eso implicaría que la piedra filosofal tenía que estar enterrada bajo tierra en forma de “anillo”
  • Como broma de “solo hace falta un círculo de transmutación un poco más grande”, hasta que podamos trazar un círculo sobre toda una ciudad y convertir materia orgánica en oro
• Mucha gente aquí está haciendo cuentas económicas, pero el oro realmente producido es un isótopo inestable con una vida media de segundos, y ya se han hecho experimentos así varias veces. Antes incluso de hablar de economía, primero habría que encontrar la forma de producir el único isótopo estable entre unos 40 existentes