Fenomena Timbal Berubah Menjadi Emas untuk Pertama Kalinya Terdeteksi di LHC

• Kolaborasi ALICE di LHC milik CERN berhasil mengukur secara kuantitatif proses perubahan timbal menjadi emas melalui tumbukan inti timbal berenergi tinggi
• Eksperimen ini menunjukkan bahwa dalam tumbukan jarak dekat, medan elektromagnetik yang sangat kuat menyebabkan proton terlepas dari inti timbal sehingga lahir inti emas dalam jumlah yang sangat kecil
• Dengan menggunakan detektor ZDC, tim melakukan analisis sistematis atas kemunculan timbal, talium, merkuri, dan emas
• Inti emas yang dihasilkan hanya ada dalam waktu yang sangat singkat, dan jumlahnya amat sangat kecil, sehingga tidak bisa digunakan untuk pembuatan perhiasan sungguhan
• Riset ini menguji teori disosiasi elektromagnetik dan menyediakan data baru yang dapat berkontribusi pada peningkatan performa akselerator di masa depan

---

Makna eksperimen transmutasi timbal-ke-emas melalui ALICE di LHC

• Kolaborasi ALICE untuk pertama kalinya berhasil mendeteksi secara sistematis dan eksperimental bahwa timbal dapat berubah menjadi emas dalam jumlah amat kecil melalui eksperimen tumbukan jarak dekat inti timbal berenergi tinggi di LHC CERN
• Riset ini menunjukkan bahwa mimpi lama para alkemis abad pertengahan memang mungkin diwujudkan dalam realitas fisika nuklir, sekaligus mengukur mekanisme transmutasi yang baru

Mimpi lama alkimia dan kemajuan fisika nuklir

• Secara tradisional, tujuan alkimia adalah mengubah timbal menjadi emas sebagai logam mulia, tetapi pada kenyataannya kedua unsur itu memiliki sifat kimia yang sama sekali berbeda
• Memasuki abad ke-20, ditemukan bahwa dengan memanfaatkan reaksi nuklir, unsur-unsur berat dapat saling ditransmutasikan
• Di masa lalu memang sudah ada catatan pembuatan emas secara artifisial, tetapi kali ini fenomena transmutasi akibat mekanisme baru yang terjadi dalam tumbukan jarak dekat inti timbal berhasil diukur secara kuantitatif

Tumbukan timbal di LHC dan pembentukan partikel baru

• Dalam tumbukan frontal berenergi tinggi antar inti timbal di LHC, terbentuk plasma kuark-gluon
• Namun, pada tumbukan jarak dekat yang lebih sering terjadi, inti-inti tersebut tidak perlu benar-benar bertabrakan untuk menghasilkan medan elektromagnetik yang kuat
• Pada saat itu terjadi proses disosiasi elektromagnetik, dan melalui interaksi foton-inti, struktur internal inti bergetar lalu melepaskan sejumlah kecil neutron dan proton
• Pembentukan emas membutuhkan penghilangan tiga proton dari inti timbal

Detektor ALICE dan pengukuran pembentukan emas

• Dalam eksperimen ALICE, detektor ZDC (Zero Degree Calorimeter) digunakan untuk membedakan spesies inti yang dihasilkan oleh interaksi foton-inti
• Dengan cara ini, jumlah pembentukan inti timbal, talium, merkuri, dan emas dianalisis secara rinci
• Hasil eksperimen menunjukkan bahwa sekitar 89.000 inti emas terbentuk setiap detik di titik tumbukan ALICE di LHC
• Inti emas yang dihasilkan memiliki energi sangat tinggi, menabrak struktur LHC, lalu langsung hancur berkeping-keping, sehingga waktu keberadaannya sangat singkat

Jumlah emas yang dihasilkan dalam eksperimen LHC dan maknanya

• Selama periode LHC Run 2 (2015~2018), tercatat sekitar 86 miliar inti emas telah dibuat
• Jika dikonversi ke massa, jumlahnya hanya 29 pikogram (2.9 ×10^-11 g), sehingga tidak mungkin dimanfaatkan sebagai logam mulia nyata
• Pada Run 3 terbaru, jumlah emas yang dihasilkan meningkat sekitar dua kali lipat, tetapi tetap belum cukup bahkan untuk membuat satu perhiasan kecil pun
• Dengan demikian, mimpi alkimia abad pertengahan secara teknis memang telah terwujud, tetapi tetap jauh dari mewujudkan kekayaan nyata

Arti penting hasil ALICE dan penerapan di masa depan

• Berkat ZDC milik ALICE, analisis ini menjadi kasus pertama yang berhasil mendeteksi dan mengukur secara sistematis serta eksperimental sinyal pembentukan emas di LHC
• Hasil ini membantu meningkatkan presisi teori disosiasi elektromagnetik, dan teori semacam ini juga penting dalam aspek praktis seperti prediksi kehilangan berkas di LHC dan akselerator masa depan

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Selama Run 2 LHC (2015–2018), diketahui bahwa sekitar 86 miliar inti atom emas tercipta di empat eksperimen utamanya, yang setara dengan sekitar 29 pikogram (2.9 ×10^-11 g) dalam massa. Untuk membuat 1 ons, jumlahnya harus ditingkatkan hingga triliunan kali lipat, tetapi kini mimpi lama para alkemis untuk mengubah timbal menjadi emas ternyata memang terjadi sebagai efek samping di akselerator partikel
  • Setelah dihitung, agar LHC mencapai titik impas, harga emas harus menjadi 48 kuadriliun dolar per ons
  • Skala ini benar-benar mengejutkan, 86 miliar inti atom ternyata hanya sekitar 29 pikogram. 1 gram adalah 10^12 pikogram, dan dalam 1 gram emas ada 10 kuintiliun inti atom emas
  • Rasanya seperti akhirnya mendapatkan batu filsuf yang sesungguhnya
  • Karena itu bukan tujuan utamanya, hasilnya hanya segitu. Kalau produksi emas dijadikan tujuan utama, mungkin jumlah yang bisa dibuat akan jauh lebih banyak
  • Sepertinya harus segera menelepon nVidia, perusahaan ini sudah mengintegrasikan accelerator ke GPU dan sangat hebat dalam scaling melebihi hukum Moore
  • Tunggu, saya lupa bahwa inti-inti atom ini hanya bertahan selama mikrodetik, jadi pada praktiknya ini tidak bisa diskalakan, cuma trik saja
  • Saya penasaran apakah pernah ada upaya lain untuk mengubah timbal menjadi emas
  • Setahu saya, emas yang dibuat lewat pembombardan seperti ini bersifat radioaktif
  • Saya penasaran apakah transformasi seperti ini juga pernah dicoba dalam senjata nuklir
  • Saya tidak yakin ini berita baru, rasanya saya sudah lama mendengar cerita seperti ini
  • Agak sayang namanya bukan ALCHEMY alih-alih ALICE
  • Saya rasa profitabilitas pada akhirnya cuma masalah waktu. Uber juga bertahun-tahun tidak untung. Tinggal tunggu sampai skala ekonominya tercapai, alkimia akan terus berlanjut, transmutasi unsur baru saja dimulai
  • Saya penasaran apa yang akan dipikirkan Newton kalau dia masih hidup sekarang
• Emas yang dihasilkan kali ini adalah isotop emas-203, isotop ini bersifat radioaktif dan dalam 1 menit meluruh menjadi merkuri-203, yang juga merupakan zat radioaktif. Emas yang kita kenal adalah emas-197, dan transmutasi dari timbal ke emas-197 juga sudah pernah dilakukan pada 1980. Dalam semua kasus, jumlah emas yang diperoleh terlalu sedikit sehingga sama sekali tidak memiliki nilai asli sebagai logam mulia
• Saya pernah meneliti makalah terkait RHIC di Brookhaven National Lab, yang merupakan pendahulu program ion berat LHC. Saat itu di RHIC dilakukan eksperimen tumbukan emas, dan seorang reviewer bertanya apakah anggaran tidak bisa dihemat dengan mengganti ke unsur murah seperti timbal. Tidak seorang pun di tim eksperimen bisa menjawab. Setahu saya, total emas yang dipakai sepanjang umur program itu bahkan tidak sampai 1 miligram
  • Kalau saat itu benar-benar diganti dengan timbal, mungkin justru akan menghasilkan beberapa miligram emas tambahan
• Sekadar iseng, saya menghitung berapa lama LHC dan Alice harus beroperasi agar pendanaan FCC (15B CHF, berdasarkan harga emas) bisa ditutup lewat produksi emas. Dengan asumsi kondisi sempurna, hasilnya butuh 185 miliar tahun, padahal alam semesta ini baru sekitar 14 miliar tahun (di sini ketegangan Hubble diabaikan)
  • Karena biaya untuk membuat emas sebenarnya lebih besar daripada nilai emas yang diperoleh, secara praktis waktunya tak terhingga
  • Jadi tidak perlu khawatir LHC akan mengencerkan pasokan emas, penambangan asteroid justru jauh lebih masuk akal sebagai variabel yang berarti
  • Ini hanya mempertimbangkan produksi emas dengan cara yang sama seperti sekarang. Saya penasaran bagaimana kalau prosesnya ditingkatkan, atau kalau ditambahkan laju pertumbuhan ke dalam perhitungannya
• Setiap kali mendengar diskusi soal kemajuan teknologi, saya selalu kepikiran hal ini. Pada awal abad ke-20 orang juga bilang kita sudah mencapai puncak teknologi, dan sekarang pun kadang terdengar hal serupa. Tapi rasanya batas yang kita hadapi kini bukan lagi soal pengetahuan, melainkan soal sumber daya dan rekayasa. Kita benar-benar sudah bisa melakukan transmutasi emas ala alkimia, hanya saja belum mampu menghasilkan jumlah yang praktis. Masalahnya bukan kita tidak tahu caranya, melainkan produktivitasnya terlalu rendah. Ke depan, ilmu material, kimia, dan fisika mungkin masih akan memberi lebih banyak pengetahuan praktis, tetapi saya rasa laju kemajuan teknologinya tidak akan secepat sekarang. Sementara itu, bidang yang paling mungkin langsung diterapkan ke teknologi saat ini justru biokimia dan biologi, dan bidang itu bahkan baru mulai. Meski kita tidak menemukan cara bepergian lebih cepat dari cahaya, kalau kita bisa mengubah tubuh agar tetap lestari ratusan sampai ribuan tahun, batas itu mungkin tak lagi perlu dilampaui. Saya rasa kemampuan memanipulasi biologi sesuka hati akan jauh lebih berbahaya daripada proliferasi nuklir. Saya bukan ahli, ini cuma kesan pribadi
  • Saya justru melihat ilmu material dan kimia masih baru di tahap awal. Kita sebenarnya baru menangani sifat material bulk yang sederhana. Ruang desain baru seperti metamaterial dan mesin molekuler terasa nyaris tak terbatas
  • Ilmu material, meskipun punya kerangka teori yang memadai dan daya komputasi yang besar, masih sulit diprediksi secara nyata di skala nano hingga mikro. Selama ini terobosan kebanyakan datang dari pendekatan empiris dan eksperimen. Jika bidang ini bisa dipecahkan secara matematis, inovasi setingkat industri dan IT akan terjadi. Revolusi bio juga memerlukan kemampuan komputasional semacam ini, dan akhir-akhir ini mulai terlihat sedikit kemajuan yang membuat saya sangat antusias
  • Rasanya terlalu dini mengeluh bahwa kita sudah mentok pada batas sumber daya dan rekayasa, ketika singularitas yang istimewa saja belum di depan mata dan Dyson sphere pun belum bisa kita buat
  • Kuncinya adalah seberapa jauh pengetahuan dan teknologi yang kita punya bisa dipraktikkan. Memang terasa ada tembok karena krisis demokrasi, batas daya komputasi komputer, dan kanibalisasi diri platform, tetapi kalau bukan karena pandemi, perang, dan kekacauan sosial, zaman sekarang mungkin akan dikenang sebagai era inovasi ilmiah. CRISPR dan AI saja sudah cukup mewakili satu zaman. Secara keseluruhan saya rasa belum saatnya menyimpulkan bahwa perlambatan tajam di bidang yang praktis benar-benar sudah terjadi, jadi saya sedikit lebih optimistis
• Saya jadi bertanya-tanya apakah obsesi para fisikawan untuk membuat logam dasar menjadi emas sebenarnya adalah tujuan sejati LHC, mengingat Newton juga konon menghabiskan 30 tahun hidupnya untuk alkimia
  • Kalau khawatir soal pemotongan anggaran, mengubah timbal menjadi emas memang solusi yang bagus
  • Ini cuma hal yang lucu, sejak dulu memang sudah mungkin dilakukan, hanya saja terlalu mahal untuk berguna secara praktis
  • Ada juga tulisan menarik tentang alkimia dan Nobel
  • Mungkin para Anunnaki sedang melakukan upaya putus asa untuk proyek besar pengumpulan emas atmosfer
  • Saya rasa Ars Magna masih sangat hidup. Kalau saja para alkemis bisa menerima bahwa teori filsafat alam religius mereka perlu direvisi secara mendasar, mereka mungkin akan menganggap era kimia modern sangat menarik
• Pertanyaan acak, saya penasaran kenapa secara historis timbal dan emas begitu sering dikaitkan, dan kenapa para alkemis fokus pada transmutasi timbal menjadi emas. Kenapa bukan besi atau kuarsa, misalnya. Mungkin karena keduanya sama-sama berat dan lunak?
  • Teori utama saat itu adalah bahwa logam secara alami berubah secara bertahap di dalam bumi menjadi logam yang lebih mulia, dengan emas sebagai tahap akhir. Jadi upaya mengubah timbal menjadi emas bukan sekadar pikiran magis, melainkan upaya rasional untuk mereproduksi alam di laboratorium
  • Mungkin karena timbal banyak dipakai untuk memalsukan koin. Koin timbal berlapis emas cukup umum, dan adegan menggigit koin emas di film-film abad pertengahan itu karena alasan ini. Mengubah timbal menjadi emas sungguhan adalah tujuan akhirnya
  • Artikel itu juga menyebut alasannya: timbal beratnya mirip emas, dan emas dihargai karena keindahan serta kelangkaannya
  • Orang memang pernah menipu dengan menjual timbal berlapis emas, tetapi pemalsuan sempurna tidak mungkin karena perbedaan titik lebur emas. Alkimia bukan upaya mengubah struktur atom, melainkan mengubah sifat-sifatnya seperti warna, titik lebur, dan seterusnya
  • Mungkin dianggap lebih berkerabat karena bobotnya lebih mirip dibanding besi. Ada juga upaya mengubah perak menjadi emas, mungkin karena perubahan yang dibutuhkan lebih sedikit sehingga dianggap lebih mudah
  • Teman saya yang dulu suka alkimia bilang bedanya cuma tiga proton. Tapi saya ragu para alkemis zaman dulu tahu struktur inti atom
  • Para alkemis sengaja menyembunyikan resep mereka, jadi timbal, emas, merkuri, dan sebagainya adalah istilah sandi untuk bahan lain. Jabir ibn Hayyan (Geber) juga menulis dengan kodenya sendiri. Rahasia sebenarnya masih tertutup sampai sekarang
  • Timbal iodida tampilannya memang hampir seperti emas, mungkin ada hubungannya dengan itu
  • Mungkin logikanya cuma “kalau bisa dibuat lebih berkilau, kita bisa jadi kaya”. Sepertinya mereka tidak sampai memikirkan bahwa kalau berhasil, kelangkaan emas akan hilang dan harga emas pun jatuh
  • Alkimia juga punya makna religius dan transenden yang besar, karena mereka percaya nama dan sifat benda-benda alami memiliki makna simbolis. Transmutasi logam melambangkan transmutasi jiwa (timbal = kebobrokan, emas = keilahian), dan batu filsuf diyakini bisa mengubah jiwa maupun materi. Ini juga menjadi cara untuk menipu patron bangsawan yang sulit dijangkau. Ada tulisan Reddit yang menarik tentang ini
• Pada akhirnya memang berhasil mengubah timbal menjadi emas, tetapi secara nyata hal yang lebih efisien dan menguntungkan ternyata adalah membuat banyak kartu grafis, menjalankan kripto, dan menyiramkan air untuk memproduksi mata uang digital. Kenyataannya berujung mirip banyak skema piramida
• Jadi yang sebenarnya dibutuhkan para alkemis adalah akselerator partikel raksasa, mereka memang jauh melampaui zamannya
  • Ini mengisyaratkan bahwa batu filsuf harus dikubur di bawah tanah dalam bentuk ‘cincin’
  • Sejenis lelucon “kita cuma butuh lingkaran transmutasi yang sedikit lebih besar”, sampai bisa menggambar lingkaran sebesar satu kota dan mengubah bahan organik menjadi emas
• Banyak orang di sini menghitung nilai ekonominya, tetapi emas yang benar-benar dihasilkan adalah isotop tidak stabil dengan waktu paruh hitungan detik. Eksperimen seperti ini juga sudah berkali-kali dilakukan. Bahkan sebelum membahas ekonomi, kita perlu lebih dulu menemukan cara membuat satu-satunya isotop stabil di antara sekitar 40 isotop yang ada