Buzz
Từ thuở sơ khai của nền văn minh châu Âu thời Trung Cổ, các bậc thầy giả kim thuật đã dành cả đời theo đuổi giấc mơ bất khả thi - thuật biến kim loại cơ bản thành vàng, được giới học thuật gọi là 'chrysopoeia'.
Khái niệm chuyển đổi kim loại thành vàng bắt nguồn từ các trường phái triết học cổ đại, nhưng khi du nhập vào châu Âu thời Trung Cổ, nó mang một giá trị thực tiễn vô cùng to lớn: biến kim loại thường thành vàng chính là con đường ngắn nhất dẫn tới sự giàu sang vô hạn.
Các học giả giả kim thuật cổ đại tin tưởng rằng mọi kim loại đều được cấu thành từ ba nguyên tố cơ bản: thủy ngân, lưu huỳnh và muối khoáng. Họ lập luận rằng chỉ cần tái cấu trúc các thành phần này và thanh lọc tạp chất, mọi kim loại đều có thể 'trưởng thành' thành dạng tinh khiết nhất - vàng ròng. 'Không một ai trong giới học thuật thời đó nghi ngờ tính khả thi của lý thuyết này', Umberto Veronesi, chuyên gia khảo cổ tại Đại học NOVA Lisbon khẳng định.
Bước ngoặt khoa học vào các thế kỷ 17-18 đã dần làm lu mờ những lý thuyết giả kim thuật, thay vào đó là sự ra đời của ngành hóa học và vật lý hiện đại. Nhưng điều bất ngờ là, các nhà vật lý hạt nhân đã nắm giữ bí quyết của sự biến đổi huyền thoại này suốt gần 100 năm qua.
Điều từng bị coi là ảo tưởng giờ đây đã trở thành hiện thực nhờ những thành tựu khoa học đột phá. Thế nhưng, bí mật này lại ẩn sâu trong những cỗ máy gia tốc hạt đồ sộ với chi phí vận hành 'khủng khiếp', biến giấc mơ vàng của các nhà giả kim xưa thành một lĩnh vực nghiên cứu... hoàn toàn không mang lại lợi nhuận.
Ngành vật lý hạt nhân hé lộ bí ẩn đằng sau thuật 'chrysopoeia'
Khoa học hiện đại đã chứng minh rằng số lượng proton trong hạt nhân quyết định bản chất của mỗi nguyên tố. Trong khi vàng sở hữu 79 proton thì chì lại có tới 82 proton. Alexander Kalweit, chuyên gia vật lý tại Máy gia tốc hạt lớn (LHC) thuộc CERN (Thụy Sĩ), giải thích: 'Lực hạt nhân cực mạnh liên kết các proton và neutron, khiến việc tách rời chúng vô cùng khó khăn'.
Tuy nhiên, về mặt lý thuyết, việc tái cấu trúc các thành phần cơ bản của nguyên tử có thể biến đổi nguyên tố này thành nguyên tố khác. Kalweit khẳng định: 'Với nguồn năng lượng đủ lớn, chúng ta hoàn toàn có thể thực hiện quá trình chuyển hóa này. Chỉ cần tách đi ba proton từ hạt nhân chì, ta sẽ thu được vàng nguyên chất'.
Thành công đầu tiên trong việc biến đổi kim loại thành vàng được ghi nhận vào năm 1941 khi các nhà khoa học Harvard sử dụng máy gia tốc hạt để bắn phá hạt nhân lithium và deuterium vào nguyên tử thủy ngân (có số proton nhiều hơn vàng). Các hạt năng lượng cao đã làm bật proton và neutron, tạo ra ba đồng vị vàng phóng xạ có tuổi thọ cực ngắn trước khi phân rã.
Không phải thứ gì sáng lấp lánh cũng là vàng, nhưng liệu chúng ta có thể biến các nguyên tố khác thành thứ kim loại quý giá này?
Bốn thập kỷ sau, Glenn Seaborg - nhà hóa học từng đoạt giải Nobel - đã lặp lại kỳ tích này tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (California). Nhóm nghiên cứu của ông đã chuyển hóa hàng ngàn nguyên tử bismuth thành vàng bằng cách bắn phá mẫu vật bằng hạt nhân carbon và neon trong máy gia tốc hạt.
Hiện nay, nhiều nhóm nghiên cứu tại các trung tâm gia tốc hạt trên toàn cầu thường xuyên báo cáo về việc tạo ra vàng như sản phẩm phụ từ các thí nghiệm. Tại LHC, nhóm của Kalweit đang nghiên cứu các vụ va chạm giữa các ion chì ở vận tốc gần bằng ánh sáng.
Những va chạm năng lượng thấp tạo ra trường điện từ cực mạnh, đủ để đánh bật proton khỏi hạt nhân chì. Kết quả sau ba năm thí nghiệm, nhóm đã thu được khoảng 29 phần nghìn tỷ gram vàng.
Hành trình chinh phục giấc mơ vàng cùng cái giá 'đắt đỏ khó tin'
Dù đã hiện thực hóa ước mơ ngàn năm của các nhà giả kim, nhưng các nhà vật lý hạt nhân không thể thu lợi từ việc tổng hợp vàng trong máy gia tốc. Chi phí xây dựng và vận hành những cỗ máy khổng lồ như LHC vượt xa giá trị số vàng thu được.
Theo tính toán, các thí nghiệm của Seaborg thập niên 1980 tốn kém gấp hàng nghìn tỷ lần giá trị vàng tạo ra. Hơn nữa, tỷ lệ phản ứng thành công cực kỳ thấp khiến các nhà khoa học phải phân tích hàng tỷ điểm dữ liệu để tìm ra vài nguyên tử vàng hiếm hoi.
Lực hạt nhân mạnh mẽ - sợi dây vô hình gắn kết các thành phần nguyên tử.
Kalweit chia sẻ: 'Từ thập niên 1940, vô số thí nghiệm đã tạo ra vàng nhân tạo. Nhưng tất cả đều chung một kết cục - thua lỗ nặng về kinh tế'.
Khoa học hiện đại dù đã hiện thực hóa giấc mơ giả kim thuật, nhưng đồng thời cũng chứng minh một cách rõ ràng rằng việc biến kim loại thường thành vàng không phải con đường làm giàu như người xưa tưởng tượng.
Thay vào đó, đây là hành trình nghiên cứu khoa học đầy tốn kém và phức tạp, mang lại những hiểu biết quý giá về bản chất vật chất hơn là những thỏi vàng thực sự.
