In Genf ist es Forscherinnen und Forschern gelungen, einen lang verfolgten wissenschaftlichen Ansatz Realität werden zu lassen: die Umwandlung unedler Metalle in Gold. Dieses Ziel beschäftigte Naturwissenschaftler und Alchemisten über Jahrhunderte hinweg, selbst Isaac Newton widmete sich vergeblich diesem Vorhaben. Im Rahmen von Experimenten zur Erforschung der kosmischen Materie gelang dieser Durchbruch überraschend als Nebenprodukt.

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Gold zählt seit Jahrhunderten zu den bedeutendsten Metallen der Menschheitsgeschichte – nicht nur aufgrund seines materiellen Werts, sondern auch wegen der Herausforderung, es auf künstlichem Wege herzustellen. Bereits im Mittelalter versuchten zahllose Alchemisten, einfache Metalle durch chemische Verfahren in Gold zu transformieren. Trotz jahrhundertelanger Bemühungen blieb der chemische Ansatz jedoch auch in der modernen Wissenschaft meist ohne praktischen Erfolg.

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Einen völlig anderen Weg beschreiten hingegen Forschende am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf. Im Rahmen von Experimenten am Large Hadron Collider (LHC) wurde im ALICE-Detektor (A Large Ion Collider Experiment) versucht, ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma zu erzeugen – einen extrem hochenergetischen Materiezustand, wie er unmittelbar nach dem Urknall existierte. Hierfür ließ man hochenergetische Bleikerne mit nahezu Lichtgeschwindigkeit (99,999993 Prozent der Lichtgeschwindigkeit) aufeinanderprallen.

Im Verlauf der Experimente zeigte sich, dass sich die Bleikerne teilweise nicht direkt kollidierten, sondern sich in geringer Distanz passierten. Aufgrund ihrer starken positiven Ladung erzeugten sie dabei intensive elektromagnetische Felder, die miteinander in Wechselwirkung traten. Diese Interaktionen führten zur Abspaltung von Neutronen und Protonen aus den Atomkernen. In der Folge konnten durch Kernreaktionen neue Elemente entstehen – darunter Thallium, Quecksilber und in äußerst geringen Mengen auch Gold.

Künstlich hergestelltes Gold: Physik ermöglicht keinen unendlichen Reichtum

Die Forscher am CERN ist mit ihren Experimenten am Large Hadron Collider (LHC) zwar ein erster Nachweis der künstlichen Goldentstehung gelungen. Allerdings zeigte sich rasch, dass dieser Prozess nicht zur wirtschaftlichen Goldgewinnung geeignet ist. Während der zweiten Laufzeit des LHC über einen Zeitraum von drei Jahren konnten im Rahmen der Experimente rund 86 Milliarden Goldkerne erzeugt werden. Dies entspricht einer Gesamtmasse von lediglich 29 Pikogramm – etwa einem Drittel der Masse eines einzelnen roten Blutkörperchens. Eine Menge, die weit unterhalb der Schwelle liegt, um daraus ein physisches Objekt, etwa ein Schmuckstück, herzustellen.

Zudem besteht das Problem der Instabilität der gebildeten Atomkerne: Die entstehenden Goldkerne kollidieren kurz nach ihrer Bildung häufig mit der Wand des Beschleunigerrings oder mit anderen Komponenten der Anlage und zerfallen dabei. Ihre Existenz ist folglich nur von sehr kurzer Dauer und beschränkt sich auf wenige Bruchteile von Sekunden.

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Trotz instabiler Goldteilchen: Ergebnisse von wissenschaftlicher Bedeutung erzielt

Trotz der praktischen Grenzen sind die experimentellen Resultate von erheblichem wissenschaftlichem Wert. „Unsere Resultate helfen dabei, theoretische Modelle der elektromagnetischen Dissoziation zu prüfen und zu verbessern“, erklärte John Jowett von der ALICE-Kollaboration. Darüber hinaus tragen die Daten zum besseren Verständnis von Strahlverlusten entlang des Beschleunigerrings bei, „die die Leistung des LHC und künftiger Teilchenbeschleuniger begrenzen“, so Jowett weiter.

Diese Erkenntnis stellt jedoch nicht den einzigen erfolgreichen Versuch der künstlichen Goldherstellung dar. Bereits 1941 haben US-Forscher Quecksilber mit beschleunigten Neutronen bestrahlt und dabei Gold als eine sogenannte Transmutation produziert. Allerdings war auch diese Edelmetallgewinnung nicht sonderlich wirtschaftlich.