Physiker gewinnen Gold aus Blei

Der Traum der Alchemisten ist wahr geworden: Die Detektoren des ALICE-Experiments am Large Hadron Collider der CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) haben die Umwandlung von Blei in Gold aufgezeichnet. Und dies geschah unter direkter Beteiligung russischer Physiker des Instituts für Kernforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften. Einer von ihnen, Igor Pshenichnov, Doktor der physikalischen und mathematischen Wissenschaften, entwickelte vor zwei Jahrzehnten ein theoretisches Modell der elektromagnetischen Dissoziation (der Zersetzung von Atomkernen durch Gammaquanten), das es ermöglichte, den Mechanismus der Bildung von Atomkernen von Gold und anderen Elementen als Folge der Kollision kollidierender Strahlen von Bleiatomen in einem Beschleuniger zu erklären.

Ein Artikel, der beschreibt, wie dies geschah, wurde kürzlich in der wissenschaftlichen Zeitschrift Physical Review Journals veröffentlicht. Darin teilten die Wissenschaftler, die am ALICE-Detektor arbeiten, der Welt völlig kostenlos das „Rezept“ zur Goldgewinnung mit. Sie sprachen über die Messungen, die sie zur Umwandlung von Blei in Gold durchgeführt hatten.

Den mittelalterlichen Alchemisten fiel auf, dass unedles Blei eine ähnliche Dichte wie Gold aufwies, und sie unternahmen daher zahlreiche Versuche, es auf chemischem Wege in das Edelmetall umzuwandeln. Dies ging so lange, bis klar wurde, dass Blei und Gold unterschiedliche chemische Elemente waren und die Chemie daher für die Umwandlung eines Elements in das andere nutzlos war.

Im 20. Jahrhundert kamen Physiker zu Hilfe und bewiesen, dass sich verschiedene Elemente entweder auf natürliche Weise durch radioaktiven Zerfall oder im Labor durch Beschuss mit Neutronen oder Protonen in andere umwandeln können.

Obwohl Gold in Laboren bereits durch Bestrahlung mit Neutronen und Protonen hergestellt wurde und wird, war es die ALICE-Kollaboration, die die Umwandlung von Blei in Gold mithilfe eines neuen Mechanismus entdeckte.

— Igor Anatoljewitsch, erzählen Sie uns bitte, was das ursprüngliche Ziel Ihrer Arbeit war? – Ich frage den Autor des Kernkollapsmodells.

— Der Zweck der am Large Hadron Collider durchgeführten Experimente besteht darin, die Kollisionen von Kernen zu untersuchen, die zur Bildung von Quark-Gluon-Plasma führen. Der Urknalltheorie zufolge soll diese heiße, dichte Substanz vor 14 Milliarden Jahren etwa eine Millionstel Sekunde nach dem Urknall das Universum ausgefüllt und die Materie geschaffen haben, die wir heute kennen.

Im ALICE-Experiment wurde beobachtet, dass bei elektromagnetischen Wechselwirkungen von Kernen Sekundärkerne entstehen, beispielsweise Thallium, Quecksilber oder eben Gold, die mit hoher Geschwindigkeit die Hauptumlaufbahn verlassen und in die supraleitenden Magnete des Colliders fallen, wodurch deren Betrieb gestört wird. Dies ist ein sehr reales technisches Problem, das gelöst werden muss. Unser Modell hat die Bildungsrate solcher sekundären Kerne vorhergesagt.

— Was ist die Essenz der Arbeit?

— Am Kollider untersuchten die Wissenschaftler vor allem Frontalkollisionen von Bleikernen. Bei weitaus häufigeren Wechselwirkungen, bei denen Kerne einfach aneinander vorbeifliegen, ohne sich zu berühren, können die sie umgebenden starken elektromagnetischen Felder jedoch die entgegenkommenden Kerne beeinflussen und Protonen aus ihnen herausschlagen. Das Modell sagte voraus, dass sich ein Bleikern mit einer beträchtlichen Wahrscheinlichkeit in Gold verwandeln würde, wenn man nur drei Protonen herausschlägt.

— Und wie viele Kerne wurden im Experiment gewonnen?

— Die ALICE-Analyse zeigt, dass während der Experimente etwa 86 Milliarden Goldkerne entstanden sind. Von der Masse her entspricht dies lediglich 29 Pikogramm (2,9 × 10 -11 Gramm) Gold. Leider war ihr Leben vergänglich.

Natürlich wird das am LHC gewonnene Gold nicht in Gramm gemessen – es handelt sich dabei um mikroskopische Mengen, aus denen kein Schmuck hergestellt werden kann. Tatsache ist jedoch, dass die Wissenschaftler heute die physikalischen Grundlagen seiner Entstehung kennen.

Veröffentlicht in der Zeitung "Moskovsky Komsomolets" Nr. 29520 vom 14. Mai 2025

Schlagzeile: Flüchtiges Gold