Як фізики перетворюють метали на золото – і чому це нічого не змінює

Протягом століть алхіміки в усьому світі шукали спосіб перетворити звичайні метали, як-от свинець, на золото. Вони вірили, що всі метали є різними стадіями одного процесу дозрівання, і що філософський камінь зможе прискорити цей шлях до “досконалого” металу – золота. Та попри всі їхні спроби, ця мета залишалась недосяжною, аж поки у XX столітті наука не довела, що це можливо, пише LiveScience. 

Сучасні фізики підтверджують: атоми різних елементів можна перетворити на золото, змінивши їхню ядерну структуру. Оскільки кожен хімічний елемент визначається кількістю протонів у ядрі – у золота 79, у свинцю 82, зміна цієї кількості дозволяє трансформувати один елемент в інший. Однак ця операція вимагає надвисоких енергій і відбувається лише в умовах ядерних лабораторій, де використовують прискорювачі частинок.

Перший успішний експеримент із трансмутації було проведено 1941 року в Гарварді. Тоді за допомогою прискорювача частинок учені зіштовхнули ядра літію й дейтерію з ртуттю. Це призвело до вибивання протонів, і в результаті утворилися радіоактивні ізотопи золота. Однак ці атоми швидко розпались через нестабільність.

Через кілька десятиліть, у 1980-х, легендарний хімік і нобелівський лауреат Гленн Сіборг повторив успіх. Його команда в Національній лабораторії Лоуренса в Каліфорнії використала релятивістські зіткнення, які відбуваються на швидкостях, близьких до світлової, між атомами вісмуту та ядрами вуглецю й неону. У результаті вчені отримали кілька тисяч атомів золота.

У наші дні дослідження тривають у таких передових інституціях, як CERN (Європейський центр ядерних досліджень). Фізик Александер Калвейт та його команда вивчають зіткнення іонів свинцю на Великому адронному колайдері. При таких умовах утворюється кварково-глюонна плазма – форма матерії, яка існувала у перші мікросекунди після Великого вибуху. Частинки розпадаються, утворюючи нові елементи – зокрема золото.

Однак ключовим елементом є те, що обсяг отриманого золота мізерний. За три роки експериментів вдалося зафіксувати лише 29 трильйонних часток грама. Крім того, вартість створення золота у прискорювачі частинок перевищує ринкову вартість благородного металу в трильйони разів. Експерименти Сіборга, наприклад, також були у фінансовому сенсі абсолютно збитковими.

Ще один аспект – рідкість самих перетворень. Щоб отримати кілька атомів золота, дослідникам доводиться аналізувати мільярди взаємодій і терабайти даних.

Фактично наука зробила те, що вважалося магією: вона довела можливість перетворення матерії на фундаментальному рівні. Але золота ера алхімії так і не настала. Хоча людство навчилося створювати золото, воно залишається радше науковим досягненням, а не економічною революцією.

“З 1940-х років було проведено багато експериментів, які призвели до видобутку золота. Але спільним для всіх них є те, що жоден з них навіть віддалено не є прибутковим”, – підсумовує Калвейт.

Нещодавно повідомлялося, що понад три тисячі артефактів дістали археологи біля Мадагаскару з португальського корабля, захопленого піратами у 1721 році. Судно Nossa Senhora do Cabo перевозило релігійні реліквії та скарби з Індії, поки його не атакували пірати під командуванням Олів’є Левассера. 16-річне дослідження дозволило вченим підтвердити ідентичність судна, підняти скарб вартістю понад $138 млн і виявити рештки ще щонайменше чотирьох піратських кораблів у гавані Іль-Сент-Марі.