Première détection d’une conversion de plomb en or au LHC

• L’équipe de collaboration ALICE a mesuré quantitativement au LHC du CERN le processus de conversion du plomb en or à travers des collisions à haute énergie de noyaux de plomb
• Cette expérience montre que, lors de collisions rapprochées, de puissants champs électromagnétiques provoquent l’émission de protons hors du noyau de plomb, donnant naissance à une quantité infime de noyaux d’or
• À l’aide des détecteurs ZDC, l’équipe a analysé de façon systématique la production de plomb, de thallium, de mercure et d’or
• Les noyaux d’or produits n’existent que pendant un temps très bref, et leur quantité est infime, insuffisante pour toute fabrication réelle de bijoux
• Cette étude teste la théorie de la dissociation électromagnétique et fournit de nouvelles données susceptibles de contribuer à l’amélioration des performances des futurs accélérateurs

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Importance de l’expérience de transmutation plomb-or avec ALICE au LHC

• L’équipe ALICE a, pour la première fois, détecté et mesuré de manière systématique et expérimentale au CERN, via des expériences de collisions rapprochées de noyaux de plomb à haute énergie au LHC, la conversion du plomb en quantités infimes d’or
• Cette recherche montre que le vieux rêve des alchimistes du Moyen Âge est réalisable en pratique au niveau de la physique nucléaire, tout en mesurant un nouveau mécanisme de transmutation

Le vieux rêve de l’alchimie et les progrès de la physique nucléaire

• Traditionnellement, transformer le plomb en or, métal précieux, était l’objectif de l’alchimie, mais en réalité les deux éléments possèdent des propriétés chimiques totalement différentes
• Au 20e siècle, on a découvert qu’il était possible d’interconvertir des éléments lourds grâce aux réactions nucléaires
• Il existait déjà par le passé des cas de production artificielle d’or, mais cette fois la transmutation a été mesurée quantitativement via un nouveau mécanisme se produisant lors de collisions rapprochées de noyaux de plomb

Collisions de plomb au LHC et création de nouvelles particules

• Lors de collisions frontales à haute énergie entre noyaux de plomb au LHC, un plasma de quarks et de gluons est produit
• Mais lors des collisions rapprochées, plus fréquentes, de puissants champs électromagnétiques apparaissent même sans que les noyaux n’entrent réellement en contact
• Un processus de dissociation électromagnétique se produit alors : l’interaction photon-noyau fait osciller la structure interne et entraîne l’émission d’un petit nombre de neutrons et de protons
• Pour produire de l’or, il faut retirer trois protons d’un noyau de plomb

Détecteur ALICE et mesure de la production d’or

• Dans l’expérience ALICE, les détecteurs ZDC (Zero Degree Calorimeter) ont été utilisés pour distinguer les espèces nucléaires produites par les interactions photon-noyau
• Cette méthode a permis d’analyser en détail la quantité de noyaux de plomb, de thallium, de mercure et d’or produits
• Les résultats expérimentaux indiquent qu’environ 89 000 noyaux d’or sont produits chaque seconde au point de collision ALICE du LHC
• Les noyaux d’or produits, dotés d’une énergie très élevée, percutent la structure du LHC et se désintègrent immédiatement ; leur durée d’existence est extrêmement brève

Quantité d’or produite dans l’expérience du LHC et signification

• Sur toute la période du Run 2 du LHC (2015~2018), on estime qu’environ 86 milliards de noyaux d’or ont été produits
• Convertie en masse, cette quantité ne représente que 29 picogrammes (2.9 ×10^-11 g), ce qui exclut tout usage en tant que métal précieux réel
• Dans le Run 3 plus récent, la quantité d’or produite a environ doublé, mais elle reste très loin de permettre la fabrication du moindre bijou
• Le rêve de l’alchimie médiévale a donc bien été réalisé sur le plan technique, mais reste très éloigné de toute création de richesse réelle

Importance des résultats d’ALICE et applications futures

• Grâce aux ZDC d’ALICE, cette analyse constitue le premier cas de détection et de mesure systématiques et expérimentales d’un signal de production d’or au LHC
• Ces résultats contribuent à affiner la théorie de la dissociation électromagnétique, importante aussi pour des aspects pratiques comme la prévision des pertes de faisceau au LHC et dans les futurs accélérateurs

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Avis Hacker News

• On a appris que, durant la période Run 2 du LHC (2015-2018), environ 86 milliards de noyaux d’or ont été produits dans les quatre grandes expériences, soit une masse d’environ 29 picogrammes (2,9 ×10^-11 g) ; il faudrait multiplier cela par des milliers de milliards pour obtenir une once, mais le vieux rêve des alchimistes, transformer le plomb en or, se produit désormais accessoirement dans un accélérateur de particules
  • En faisant le calcul, le LHC n’atteindrait le seuil de rentabilité que si le prix de l’or montait à 48 quadrillions de dollars l’once
  • L’échelle est vraiment stupéfiante : 86 milliards de noyaux ne représentent que 29 picogrammes ; 1 gramme vaut 10^12 picogrammes, et 1 gramme d’or contient 10^20 noyaux d’or
  • Au fond, on a l’impression d’avoir enfin mis la main sur la véritable pierre philosophale
  • Comme ce n’était pas l’objectif principal, on en est à ce niveau, mais si la production d’or devenait l’objectif central, on pourrait sans doute en fabriquer beaucoup plus
  • Il faudrait vite appeler nVidia : cette entreprise intègre déjà des accelerator dans ses GPU et fait mieux évoluer l’échelle que la loi de Moore
  • Attendez, j’avais oublié que ces noyaux n’ont existé que pendant des microsecondes ; en réalité ce n’est pas scalable, c’est juste un tour de passe-passe
  • Je me demande si on a déjà essayé de transformer le plomb en or par d’autres méthodes
  • Je croyais que l’or produit par ce type de bombardement était radioactif
  • Je me demande si ce genre de transmutation a déjà été réalisé dans des armes nucléaires
  • Je ne sais pas si c’est vraiment une nouvelle ; j’entends cette histoire depuis longtemps
  • Quel dommage qu’ils ne l’aient pas appelé ALCHEMY plutôt qu’ALICE
  • La rentabilité n’est qu’une question de temps : Uber non plus n’a pas été rentable pendant des années ; dès qu’on atteint les économies d’échelle, il suffit d’attendre ; l’alchimie a de l’avenir, la transmutation des éléments ne fait que commencer
  • Je me demande ce qu’en aurait pensé Newton s’il était encore en vie aujourd’hui
• L’or produit cette fois-ci est l’isotope or-203, qui est radioactif et se désintègre en une minute en mercure-203, lui aussi radioactif ; l’or que nous connaissons est l’or-197, et la conversion du plomb en or-197 avait déjà été réalisée en 1980 ; dans tous les cas, la quantité obtenue est si infime qu’elle n’a absolument aucune valeur comme métal précieux
• J’ai travaillé sur des publications liées au RHIC au Brookhaven National Lab, qui était le prédécesseur du programme d’ions lourds du LHC ; à l’époque, on faisait des expériences de collisions d’or au RHIC, et un examinateur a demandé s’il ne serait pas possible de remplacer l’or par du plomb, beaucoup moins cher, pour économiser sur le budget ; personne dans l’équipe n’a su quoi répondre ; de mémoire, sur toute la durée du programme, nous n’avons même pas utilisé 1 milligramme d’or
  • Si on était passés au plomb à l’époque, on aurait peut-être au contraire produit plusieurs milligrammes d’or de plus
• Pour le plaisir, j’ai calculé combien de temps il faudrait pour financer le LHC et Alice, ainsi que le FCC (15B CHF, au cours de l’or), grâce à la production d’or ; en supposant des conditions parfaites, il faudrait 185 milliards d’années, alors que cet univers n’en a qu’environ 14 milliards (on ignore ici la tension de Hubble)
  • Comme le coût de production de l’or dépasse en pratique ce que l’on récupère, la durée est en fait infinie
  • Donc pas d’inquiétude à avoir sur une dilution de l’offre d’or par le LHC ; l’exploitation minière des astéroïdes est un facteur bien plus pertinent
  • On ne considère ici que la production d’or exactement de la même manière qu’aujourd’hui ; je me demande ce qu’il en serait si le procédé s’améliorait, ou si l’on ajoutait un taux de croissance
• Chaque fois que j’entends des discussions sur le progrès technologique, il me reste cette impression : au début du XXe siècle déjà, certains disaient qu’on avait atteint un sommet technologique, et on entend encore parfois ce genre de propos aujourd’hui ; sauf que les limites auxquelles nous faisons face semblent désormais moins liées au savoir qu’aux ressources et à l’ingénierie ; on sait effectivement réaliser une transmutation alchimique de l’or, mais on est incapables d’en produire des quantités pratiques ; le problème n’est pas de ne pas savoir comment faire, mais d’avoir une productivité trop faible ; la science des matériaux, la chimie et la physique nous apporteront peut-être encore beaucoup de savoir pratique, mais le rythme du progrès technologique ne me paraît pas devoir rester aussi rapide qu’aujourd’hui ; à l’inverse, je pense qu’il existe davantage d’applications immédiates du côté de la biochimie et de la biologie, qui n’en sont encore qu’à leurs débuts ; même si nous ne trouvons jamais comment voyager plus vite que la lumière, si nous pouvions modifier nos corps pour les préserver pendant des centaines ou des milliers d’années, ce ne serait plus une limite à franchir ; manipuler la biologie à volonté me semble bien plus dangereux que la prolifération nucléaire ; je ne suis pas expert, juste une impression personnelle
  • Je pense que la science des matériaux et la chimie n’en sont encore qu’à leurs débuts ; en réalité, nous ne faisons encore que travailler sur les propriétés de matériaux massifs relativement simples ; il existe un espace de conception quasi infini avec les métamatériaux, les machines moléculaires, etc.
  • Malgré des cadres théoriques suffisants et une puissance de calcul importante, la science des matériaux reste difficile à prédire de manière concrète à l’échelle nano à microscopique ; on a surtout progressé par empirisme et expérimentation ; si ce domaine devenait mathématiquement solvable, on verrait une révolution comparable à celle de l’industrie et de l’informatique ; cette calculabilité sera aussi indispensable à la révolution biologique, et comme on voit récemment quelques progrès en ce sens, j’en attends beaucoup
  • Je ne pense pas qu’on puisse dire qu’on a atteint les limites des ressources et de l’ingénierie alors qu’aucune singularité particulière n’est encore à notre porte et qu’on n’a même pas construit de sphère de Dyson ; ce n’est pas encore le moment de se plaindre
  • L’enjeu, c’est jusqu’où l’on peut rendre pratiques les connaissances et les technologies que nous possédons déjà ; avec la crise de la démocratie, les limites de la puissance de calcul et l’auto-cannibalisation des plateformes, on a parfois l’impression d’un mur, mais en réalité, sans pandémie, guerre ni désordre social, notre époque aurait probablement été retenue comme une ère d’innovation scientifique ; CRISPR et l’IA suffiraient déjà à définir une époque ; dans l’ensemble, je ne pense pas qu’on puisse encore conclure à un ralentissement brutal dans les domaines pratiques, donc je reste plutôt optimiste
• Je me demande si l’obsession des physiciens pour transformer un métal vil en or n’était pas la véritable finalité du LHC ; on raconte aussi que Newton a consacré 30 ans de sa vie à l’alchimie
  • Si l’on craint des coupes budgétaires, transformer le plomb en or est une bonne solution
  • C’était surtout quelque chose d’amusant ; on savait déjà le faire depuis longtemps, mais c’était trop coûteux pour être utile en pratique
  • Il existe aussi un article amusant sur l’alchimie et le prix Nobel
  • Les Anunnaki sont probablement en train de tenter une manœuvre désespérée pour leur projet d’extraction massive d’or atmosphérique
  • Je pense que l’Ars Magna reste bien vivante ; si les alchimistes avaient seulement réussi à surmonter le fait que leur théorie religieuse et naturaliste demandait une révision fondamentale, ils auraient trouvé l’époque de la chimie moderne absolument fascinante
• Question au hasard : historiquement, pourquoi le plomb et l’or ont-ils été si étroitement associés, et pourquoi les alchimistes se sont-ils autant concentrés sur la transformation du plomb en or plutôt que du fer ou du quartz, par exemple ? Peut-être simplement parce que les deux sont lourds et mous ?
  • La théorie dominante de l’époque voulait que les métaux se transforment naturellement et progressivement sous terre en métaux de plus en plus nobles, l’ultime étape étant l’or ; chercher à convertir le plomb en or n’était donc pas une pensée magique, mais une tentative rationnelle de reproduire la nature en laboratoire
  • C’est peut-être parce que le plomb servait souvent à contrefaire les pièces ; les pièces en plomb plaqué or étaient nombreuses, et la scène des films médiévaux où l’on mord une pièce d’or vient de là ; le but ultime, c’était de le transformer pour de bon
  • L’article mentionne aussi la raison : le plomb a un poids proche de celui de l’or, et l’or est recherché pour sa beauté et sa rareté
  • En pratique, on a bien vendu du plomb doré pour tromper les gens, mais à cause de la différence de point de fusion avec l’or, une contrefaçon parfaite était impossible ; l’alchimie ne visait pas les atomes, mais les propriétés, comme la couleur ou le point de fusion
  • Sans doute pensaient-ils que, comme son poids était plus proche de celui de l’or que celui du fer, il lui était plus apparenté ; il y a aussi eu des tentatives pour transformer l’argent en or ; il fallait peut-être moins de changements, donc c’était plus simple
  • Un ami passionné d’alchimie me disait que la différence n’était que de trois protons, mais je doute que les anciens alchimistes aient eu la moindre idée de la structure nucléaire
  • Les alchimistes aimaient dissimuler leurs recettes, si bien que le plomb, l’or, le mercure, etc. étaient parfois des noms de code pour d’autres substances ; Jabir ibn Hayyan (Geber) écrivait lui aussi dans son propre système crypté ; le véritable secret reste donc peut-être encore caché
  • L’iodure de plomb ressemble visuellement presque à de l’or, cela a peut-être joué aussi
  • J’imagine que c’était quelque chose du genre : « si on le rend plus brillant, on deviendra riches » ; il existait une économie de l’or, mais ils n’ont sans doute pas anticipé qu’en réussissant à transformer le plomb en or, ils feraient disparaître sa rareté et chuter son prix
  • L’alchimie avait aussi une forte portée religieuse et transcendante ; on croyait que les noms et propriétés des choses naturelles avaient eux-mêmes une signification symbolique ; la transmutation des métaux symbolisait celle de l’âme (plomb = corruption, or = divin), et l’on pensait que la pierre philosophale transformait à la fois l’âme et la matière ; c’était aussi une manière d’escroquer des mécènes aristocratiques difficiles à approcher ; il existe un post Reddit intéressant à ce sujet
• Au final, on a bien réussi à transformer le plomb en or, mais d’un point de vue pratique, il est plus efficace et plus rentable de fabriquer des montagnes de cartes graphiques pour miner des cryptomonnaies, d’y déverser de l’eau et de produire de la monnaie numérique ; en pratique, cela revient à quelque chose de très proche de nombreux schémas pyramidaux
• En fin de compte, ce qu’il fallait aux alchimistes, c’était simplement un accélérateur de particules géant ; ils avaient plusieurs siècles d’avance sur leur temps
  • Ce serait donc un indice que la pierre philosophale devait être enterrée sous terre sous forme d’« anneau »
  • Une blague du genre : « il nous faut juste un cercle de transmutation un peu plus grand », jusqu’à tracer un cercle sur toute une ville et transformer de la matière organique en or
• Beaucoup font ici des calculs économiques, mais l’or réellement produit est un isotope instable à la demi-vie de quelques secondes, et ce type d’expérience a déjà été réalisé plusieurs fois ; avant même de parler d’économie, il faudrait déjà trouver comment produire l’unique isotope stable parmi une quarantaine existante