Blei wird zu Gold: Der Traum der Alchemisten wird wahr – mit einem Haken
Was Alchemisten nie schafften, ist heute möglich: Forschende wandeln Blei in Gold um. Allerdings ist die Realität weit entfernt von Reichtum.
Genf – Im Mittelalter träumten Alchimisten davon, Blei in Gold umzuwandeln – doch gelungen ist es nie. Kein Wunder: Später fand die Wissenschaft heraus, dass Blei und Gold zwei unterschiedliche chemische Elemente sind und dass es keine chemischen Methoden gibt, um eines in das andere umzuwandeln. Forschenden an der Großforschungseinrichtung CERN in Genf gelingt jedoch, was Alchimisten verwehrt blieb: Sie wandeln Blei in Gold um – und zwar als Nebeneffekt ihrer eigentlichen Arbeit. Dazu sind jedoch Apparate nötig, die die Alchimisten nicht zur Verfügung hatten.
Und auch das heutige Wissen ist natürlich deutlich komplexer als das alchemistische Wissen über Blei und Gold. Mit dem Beginn der Kernphysik im 20. Jahrhundert wurde entdeckt, dass sich schwere Elemente – dazu zählen unter anderem Blei und Gold – in andere umwandeln können. Möglich machen das der radioaktive Zerfall oder der Beschuss mit Neutronen oder Protonen im Labor. Die ALICE-Kooperation am CERN hat nun die Umwandlung von Blei in Gold durch einen neuen Mechanismus gemessen.
Bleikerne werden im LHC zu Goldkernen
Der Large Hadron Collider (LHC) in Genf ist ein Teilchenbeschleuniger, der Teilchen wie beispielsweise Bleikerne fast bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Wenn Bleikerne mit dieser Geschwindigkeit kollidieren, entsteht ein heißer und dichter Materiezustand, der das Universum wahrscheinlich direkt nach dem Urknall erfüllte. Wenn sich die Bleikerne allerdings knapp verfehlen, ohne sich zu „berühren“, passiert etwas anderes: Die intensiven elektromagnetischen Felder, die die Teilchen umgeben, können Wechselwirkungen zwischen Photonen oder Photonen und Kernen hervorrufen.
Unter anderem kann ein Bleikern (er enthält 82 Protonen) dabei zum Ausstoß einer kleinen Anzahl von Protonen und Neutronen angeregt werden. Goldkerne beinhalten 79 Protonen – also müssen aus Bleikernen drei Protonen entfernt werden, um Gold zu erhalten. Das ALICE-Team hat gezählt, wie oft Wechselwirkungen entstehen, die zur Abstoßung von null bis drei Protonen und mindestens einem Neutron führen. Dabei entstehen Blei, Thallium, Quecksilber beziehungsweise Gold. Beim Zählen stellte das Forschungsteam fest, dass der LHC derzeit bei Kollisionen von Blei mit Blei maximal 89.000 Goldkerne pro Sekunde erzeugt.
Das so erzeugte Gold ist nicht lange haltbar
Allerdings sollte man sich nicht zu früh freuen – das so erzeugte Gold ist nicht sehr lange haltbar. In einer Mitteilung des Forschungsteams heißt es: „Die Goldkerne treten aus der Kollision mit sehr hoher Energie aus und treffen auf das LHC-Strahlrohr oder die Kollimatoren an verschiedenen Stellen stromabwärts, wo sie sofort in einzelne Protonen, Neutronen und andere Teilchen zerfallen. Das Gold existiert nur für einen winzigen Bruchteil einer Sekunde.“ Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal Physical Review C veröffentlicht.
Während des zweiten LHC-Laufs von 2015 bis 2018 seien auf diese Weise etwa 86 Milliarden Goldkerne erzeugt worden, hat das Forschungsteam ermittelt. Das entspricht jedoch gerade einmal 29 Pikogramm (ein Pikogramm ist ein Billiardstel Kilogramm) – was nicht einmal für die Herstellung eines Schmuckstücks oder einer Münze reichen würde. Der Traum der mittelalterlichen Alchimisten wurde zwar viele Jahrhunderte später erfüllt – doch reich macht er niemanden. Erst kürzlich fand ein Forschungsteam heraus, wie Gold im Universum entstanden ist. (tab)