تبدیل فلزات به طلا: از رویای کیمیاگران تا واقعیت علمی پرهزینه

ریشه‌های کیمیاگری و رویای طلا

ایده تبدیل فلزات به طلا به یونان باستان و فیلسوف زوسیموس پانوپولیس بازمی‌گردد. او این تبدیل را نمادی از پالایش و رستگاری روح می‌دانست. اما در اروپای قرون وسطی، این مفهوم صرفاً به ابزاری برای کسب ثروت تبدیل شد.

به گفته امبرتو ورونزی، باستان‌شناس دانشگاه جدید لیسبون، فیلسوفان معتقد بودند فلزات نیز مانند میوه‌ها، روند «رسیدن» یا «پختگی» را طی می‌کنند و به تدریج به حالت کامل‌تر و ارزشمندتر خود، یعنی طلا، تبدیل می‌شوند. این فرآیند طبیعی در زمین، قرن‌ها یا حتی هزاران سال به طول می‌انجامید.

سنگ جادو و نظریه‌های کیمیاگران

کیمیاگران بر این باور بودند که با دستیابی به سنگ جادو، می‌توانند فرآیند تبدیل فلزات به طلا را تسریع کنند. آن‌ها فلزات را متشکل از سه ماده اصلی جیوه، گوگرد و نمک می‌دانستند و فرض می‌کردند با سازماندهی مجدد این مواد و جداسازی ناخالصی‌ها، می‌توان به طلا دست یافت.

نظریه کریسوپوییا با باورهای علمی آن زمان همخوانی داشت، اما با ظهور علم مدرن در قرون هفدهم و هجدهم، کیمیاگری جای خود را به شیمی و فیزیک داد.

تحقق علمی رویای کیمیاگران

با وجود افسانه‌های قدیمی، دانشمندان علوم هسته‌ای در طول تقریباً صد سال گذشته توانسته‌اند به روش‌های علمی برای تبدیل عناصر به یکدیگر دست یابند.

امروزه می‌دانیم هویت یک عنصر توسط تعداد پروتون‌های هسته آن تعیین می‌شود. برای مثال، اتم‌های طلا ۷۹ پروتون دارند، در حالی که سرب ۸۲ پروتون دارد.

الکساندر کالویت، فیزیکدان سازمان پژوهش‌های هسته‌ای اروپا (CERN) می‌گوید: «اگر انرژی کافی داشته باشید، می‌توانید چنین عملیاتی را انجام دهید. وقتی سه پروتون را از هسته سرب حذف می‌کنید، هسته طلا ایجاد کرده‌اید.»

اولین تولید طلا در آزمایشگاه

• سال ۱۹۴۱: دانشمندان دانشگاه هاروارد با استفاده از شتاب‌دهنده ذرات، هسته‌های لیتیوم و دوتریوم را به اتم‌های جیوه شلیک کردند. این فرآیند منجر به تولید سه نوع ایزوتوپ رادیواکتیو طلا با عمر کوتاه شد.
• چهل سال بعد: گلن سیبورگ، برنده جایزه نوبل شیمی، این دستاورد را در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی تکرار کرد. تیم او با بمباران هسته‌های بیسموت با هسته‌های کربن و نئون، چند هزار اتم طلا تولید کرد.

امروزه، تیم‌های پژوهشی در شتاب‌دهنده‌های ذرات سراسر جهان همچنان تولید طلا را به عنوان محصول جانبی آزمایش‌های خود گزارش می‌دهند.

چرا تولید طلا با شتاب‌دهنده‌های ذرات مقرون به صرفه نیست؟

با وجود امکان‌پذیری علمی، تولید طلا با شتاب‌دهنده‌های ذرات از نظر اقتصادی به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست.

• هزینه‌های سرسام‌آور: ساخت و راه‌اندازی مراکزی مانند برخورددهنده هادرونی بزرگ، هزینه‌های بسیار بالایی دارد که با ارزش حجم طلای تولیدشده قابل مقایسه نیست.
• هزینه در برابر تولید: طبق تخمین‌ها، آزمایش‌های سیبورگ در دهه ۱۹۸۰ حدود یک تریلیون برابر قیمت طلای تولیدشده هزینه داشت.
• نادر بودن برخوردها: نادر بودن برخوردهای مطلوب باعث می‌شود پژوهشگران مجبور باشند میلیاردها داده را بررسی کنند تا بتوانند اتم‌های تبدیل‌شده را شناسایی کنند.

تیم کالویت در برخورددهنده هادرونی بزرگ، با بررسی برخورد یون‌های سرب با سرعت نزدیک به نور، توانست مقدار بسیار ناچیزی طلا تولید و شناسایی کند. این فرآیند شامل ایجاد میدان الکترومغناطیسی قوی است که پروتون‌ها را از هسته‌های سرب جدا می‌کند.

از دهه ۱۹۴۰ به بعد، آزمایش‌های متعددی برای تولید طلا انجام شده‌اند، اما تمامی آن‌ها یک نکته مشترک دارند: عدم توجیه اقتصادی.