Sử dụng máy gia tốc hạt hiện đại, các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo ra vàng nhân tạo, hiện thực hóa giấc mơ giả kim thuật cổ.
Vàng nhân tạo và thí nghiệm tại máy gia tốc hạt lớn
Khát vọng biến kim loại thường thành vàng vốn là mục tiêu theo đuổi của các nhà giả kim thuật cổ đại. Ngày nay, khoa học hiện đại đã hiện thực hóa điều này không phải bằng hóa học mà qua vật lý hạt nhân. Đi đầu trong lĩnh vực này là Hội đồng Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) với những thiết bị tối tân nhất thế giới.
Tại thí nghiệm ALICE sử dụng Máy gia tốc hạt lớn (LHC), các nhà khoa học mô phỏng lại các điều kiện tồn tại ngay sau Vụ nổ lớn. Quá trình này thực hiện bằng cách bắn các hạt chì vào nhau với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng. Đây là môi trường lý tưởng để quan sát các va chạm ion nặng và sự biến đổi của vật chất.
Kết quả từ những va chạm kinh khủng này đã tạo ra khoảng 86 tỷ hạt nhân vàng. Tuy nhiên, con số này chỉ mang ý nghĩa lý thuyết vì tổng khối lượng thu được cực nhỏ, chỉ tương đương một phần nghìn tỷ của một gam vàng. Đây là một minh chứng cho khả năng can thiệp của con người vào cấu trúc hạt nhân nguyên tố.
Vàng nhân tạo hình thành từ sự va chạm của các hạt chì
Cơ chế để biến đổi chì thành vàng đòi hỏi việc loại bỏ một số proton khỏi hạt nhân. Chì có lực điện từ rất mạnh giúp duy trì sự ổn định, nên việc tách proton là một thách thức lớn. Các nhà vật lý phải khai thác các va chạm cận kề ở vận tốc cực cao để vượt qua rào cản này.
Khi hai hạt ion nặng lướt qua nhau, trường điện từ cực mạnh của chúng tương tác trong khoảnh khắc ngắn ngủi. Sự tương tác này làm bật một hoặc vài proton khỏi hạt nhân chì ban đầu. Tùy thuộc vào số lượng proton bị tách ra, hạt nhân chì sẽ biến đổi thành thallium, thủy ngân hoặc vàng.
Mặc dù tạo ra được hạt nhân vàng, nhưng chúng không hề ổn định và chỉ tồn tại trong khoảng một micro giây. Sau đó, chúng nhanh chóng phân rã hoặc biến mất khi va chạm với các thiết bị đo lường. Do đó, loại vàng này hoàn toàn không thể quan sát hay sử dụng bằng các phương pháp vật lý thông thường.
Lịch sử và tính khả thi của việc sản xuất vàng
Việc tạo ra vàng nhân tạo không phải là một phát hiện hoàn toàn mới trong thế kỷ này. Ngay từ năm 1941, các nhà khoa học tại Đại học Harvard đã biến đổi thủy ngân thành vàng bằng cách bắn phá neutron. Tuy nhiên, sản phẩm thu được khi đó là đồng vị không ổn định và có tính phóng xạ rất mạnh.
Đến năm 1980, nhà hóa học Glenn T. Seaborg đã chứng minh khả năng tạo vàng từ chì trên phương diện lý thuyết. Các thí nghiệm sau đó tại CERN vào năm 2002, 2004 và gần nhất là 2022 tiếp tục khẳng định hướng đi này. Trong thí nghiệm năm 2022, các chuyên gia thậm chí đã tạo ra 18 hạt nhân vàng từ uranium.
Dù đạt được nhiều bước tiến, việc sản xuất vàng nhân tạo vẫn chỉ dừng lại ở mức thí nghiệm khoa học. Chi phí vận hành máy gia tốc quá lớn trong khi lượng vàng thu được lại quá ít và không ổn định. Trừ khi có đột phá công nghệ mới, giấc mơ thương mại hóa vàng nhân tạo vẫn còn rất xa vời.
Theo: Báo Dân trí
