La quête de l’alchimie médiévale pour transformer le plomb en or a fasciné des siècles durant. Aujourd’hui, cette transmutation mythique se manifeste d’une façon étrange au Grand Collisionneur de hadrons (LHC) du Cern, mais pas du tout comme on l’imaginait. Loin de la joie attendue, cette transformation crée plutôt des soucis pour les physiciens de l’expérience ALICE.
Entre science et alchimie : une découverte qui surprend
Sous les yeux des équipes d’ALICE, le LHC a récemment produit les premiers noyaux d’or à partir de plomb, rapporte The Conversation. Il n’y a rien de chimique là-dedans : c’est de la physique nucléaire pure. La clé, c’est une différence microscopique mais fondamentale entre les deux éléments : le plomb contient 82 protons, tandis que l’or en compte 79, donc il faut arracher trois protons pour faire la transmutation. Par ailleurs, des noyaux de thallium et de mercure apparaissent aussi quand un ou deux protons sont éjectés, respectivement.
Ce processus, plutôt accidentel, repose sur des champs électriques d’une intensité exceptionnelle, atteignant un million de fois celle des décharges orageuses terrestres. Ces champs se forment quand des faisceaux de noyaux de plomb se frôlent sans collision frontale, permettant des interactions électromagnétiques qui éjectent des protons.
Les problèmes posés par cette transformation accidentelle
Même si l’expérience a produit 89 000 noyaux d’or par seconde, la masse totale d’or obtenue reste minuscule : 29 picogrammes (1 picogramme = 10−12 gramme). Paradoxalement, cette production crée plus de tracas que d’avantages. À chaque fois qu’un noyau de plomb perd des protons, il finit par percuter les parois du LHC, perturbant le faisceau et réduisant son intensité au fil du temps. Ces noyaux fragmentés gênent ensuite le déroulement des expériences prévues. Ulrik Egede, l’un des physiciens, souligne que ce phénomène est incompatible avec les objectifs de performance du LHC.
La portée de ces problèmes se traduit par la nécessité d’affiner les protocoles expérimentaux et de mieux comprendre les interactions qui se produisent, afin d’éviter ce type de complications dans l’avenir. Cela donne toutefois aux physiciens une occasion unique d’améliorer les modèles testés au LHC. John Jowett, un autre spécialiste, insiste sur l’utilité de ces observations pour ajuster les dispositifs expérimentaux futurs.
