GENF / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – In einer bemerkenswerten Demonstration moderner Physik hat das CERN am Large Hadron Collider (LHC) das uralte alchemistische Ziel erreicht, Blei in Gold zu verwandeln. Diese Umwandlung, die ohne Zauberei oder mystische Elixiere auskommt, zeigt die beeindruckenden Fähigkeiten der Teilchenphysik.
Die Vorstellung, Blei in Gold zu verwandeln, hat Alchemisten über Jahrhunderte hinweg fasziniert. Nun hat das CERN am Large Hadron Collider (LHC) diese Vision in die Realität umgesetzt, allerdings nicht durch Magie, sondern durch die Anwendung hochentwickelter Physik. Bei nahezu Lichtgeschwindigkeit fliegende Bleiioden kollidieren fast miteinander und ermöglichen so eine moderne Form der Transmutation.
Obwohl diese Umwandlung nur für einen winzigen Bruchteil einer Sekunde anhielt, konnten Physiker diesen Prozess beobachten und messen. Dies ist das erste Mal, dass die Goldproduktion am LHC direkt quantifiziert wurde, was unser Verständnis der Möglichkeiten solcher Kollisionen verändert.
Der LHC, tief unter der Grenze zwischen Frankreich und der Schweiz gelegen, fungiert als eine Art moderner Stein der Weisen. Diese legendäre Substanz sollte in der Lage sein, gewöhnliche Metalle in Gold zu verwandeln. Der LHC geht jedoch weit über diese Vorstellung hinaus.
In mehreren Experimenten wurden Bleiioden auf über 99,999993 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Die meisten dieser Ionen kollidierten frontal und erzeugten winzige, aber heftige Feuerbälle, die die Bedingungen des frühen Universums nachahmen. Doch manchmal, wenn die Bedingungen genau stimmen, streifen sie nur aneinander vorbei. Diese sogenannten ultraperipheren Kollisionen erzeugen extrem starke elektromagnetische Felder, die kurze Photonenstöße freisetzen können.
Diese Photonen haben genug Energie, um einige Protonen und Neutronen aus den Atomkernen zu schlagen. Dieser Prozess, bekannt als elektromagnetische Dissoziation, ermöglicht es einem Blei-208-Kern (mit 82 Protonen), genau drei Protonen zu verlieren und so zu Gold zu werden.
Während des zweiten Betriebs des LHC von 2015 bis 2018 wurden bei diesen Beinahe-Kollisionen etwa 89.000 Goldatome pro Sekunde erzeugt. In der folgenden Betriebsphase, in der die Energie erhöht wurde, stieg diese Zahl auf etwa 178.000 Goldatome pro Sekunde. Doch ein einziges Gramm Gold enthält etwa 3.057 Milliarden Milliarden Atome.
Das eigentliche Ziel dieser Experimente ist jedoch nicht die Goldproduktion, sondern das Verständnis der grundlegenden Prozesse, die bei extremen Bedingungen ablaufen. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für die Entwicklung zukünftiger Teilchenbeschleuniger-Experimente und helfen Ingenieuren, bessere Strahlkontrollen zu entwickeln und kostspielige Ausfälle zu vermeiden.
Die ALICE-Experimente am LHC sind darauf ausgelegt, die exotische Suppe subatomarer Teilchen zu untersuchen, die bei einigen Kollisionen freigesetzt wird. Doch sie sind auch in der Lage, die subtileren Nebenprodukte von Nicht-Kollisionen zu erkennen. Mit speziellen Detektoren konnten Forscher die wenigen Protonen und Neutronen zählen, die aus den Kernen geschlagen wurden, und so die Entstehung von Thallium, Quecksilber und Gold nachweisen.
Nach Jahrhunderten vergeblicher Suche ist der Traum der Alchemisten wahr geworden – nicht in einem verrauchten Keller, sondern im fortschrittlichsten Physiklabor der Welt. Nicht für Reichtum, sondern für Wissen. Diese flüchtigen Goldatome werden wohl nie als Währung dienen, aber sie kaufen uns ein tieferes Verständnis der Kernkräfte und des Verhaltens von Materie unter extremen Bedingungen.
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