Les physiciens extraient de l'or du plomb

Le rêve des alchimistes est devenu réalité : les détecteurs de l'expérience ALICE, installés au Grand collisionneur de hadrons, situé au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), ont enregistré la transformation du plomb en or. Et cela a été fait avec la participation directe de physiciens russes de l’Institut de recherche nucléaire de l’Académie des sciences de Russie. L'un d'eux, le docteur en sciences physiques et mathématiques Igor Pshenichnov, a développé il y a deux décennies un modèle théorique de dissociation électromagnétique (la désintégration des noyaux par des quanta gamma), qui a permis d'expliquer le mécanisme de formation de noyaux d'or et d'autres éléments à la suite de la collision de faisceaux de noyaux de plomb dans un collisionneur.

Un article décrivant comment cela s’est produit a récemment été publié dans la revue scientifique Physical Review Journals. Dans ce document, les scientifiques qui travaillent sur le détecteur ALICE ont partagé avec le monde, de manière absolument gratuite, la « recette » pour obtenir de l’or, à savoir, ils ont parlé des mesures qu’ils avaient effectuées pour transmuter le plomb en or.

Les alchimistes médiévaux ont remarqué que le plomb de base avait une densité très proche de celle de l'or et ont donc fait de nombreuses tentatives pour le transformer en métal noble par des moyens chimiques. Cela a continué jusqu’à ce qu’il devienne clair que le plomb et l’or étaient des éléments chimiques différents et que, par conséquent, la chimie était inutile pour convertir un élément en l’autre.

Les physiciens sont venus à la rescousse au XXe siècle, en prouvant que différents éléments peuvent se transformer en d’autres, soit naturellement par désintégration radioactive, soit en laboratoire à la suite d’un bombardement de neutrons ou de protons.

Bien que l'or ait déjà été et sera produit en laboratoire par irradiation avec des neutrons et des protons, c'est la collaboration ALICE qui a découvert la transmutation du plomb en or grâce à un nouveau mécanisme.

— Igor Anatolyevich, dites-nous quel était l’objectif initial de votre travail ? — Je demande à l’auteur du modèle d’effondrement du noyau.

— Le but des expériences menées au Grand collisionneur de hadrons est d’étudier les collisions de noyaux qui aboutissent à la formation de plasma quark-gluon. Selon la théorie du Big Bang, il y a 14 milliards d’années, cette substance chaude et dense aurait rempli l’univers environ un millionième de seconde après le Big Bang et créé la matière que nous connaissons aujourd’hui.

Dans l'expérience ALICE, il a été observé que lors des interactions électromagnétiques des noyaux, des noyaux secondaires se forment, par exemple du thallium, du mercure ou du même or, qui à grande vitesse quittent l'orbite principale et tombent dans les aimants supraconducteurs du collisionneur, perturbant leur fonctionnement. Il s’agit d’un problème technique très réel qui doit être résolu. Notre modèle a prédit le taux de formation de tels noyaux secondaires.

— Quelle est l’essence de l’œuvre ?

— Au collisionneur, les scientifiques ont étudié principalement les collisions « frontales » de noyaux de plomb. Cependant, dans des interactions beaucoup plus fréquentes, lorsque les noyaux se croisent simplement sans se toucher, les champs électromagnétiques intenses qui les entourent peuvent affecter les noyaux qui arrivent, en éliminant des protons. Le modèle prédisait qu’en extrayant seulement trois protons d’un noyau de plomb, celui-ci se transformerait en or avec une probabilité notable.

— Et combien de noyaux ont été obtenus dans l’expérience ?

— L’analyse d’ALICE montre qu’environ 86 milliards de noyaux d’or ont été créés au cours des expériences. En termes de masse, cela correspond à seulement 29 picogrammes (2,9 × 10 -11 grammes) d'or. Hélas, leur vie fut éphémère.

Bien entendu, l’or obtenu au LHC ne se mesure pas en grammes : ce sont des quantités microscopiques, et il est impossible d’en fabriquer des bijoux. Mais le fait demeure que les scientifiques connaissent désormais la physique de sa production.

Publié dans le journal « Moskovsky Komsomolets » n° 29520 du 14 mai 2025

Titre du journal : L'or éphémère