В погоне за престижем и богатствами многие состоятельные люди в средневековой Европе тщетно работали над трансмутацией металлов в золото. Даже сегодня процесс, известный под термином хризопея, называют не более чем мечтой алхимиков. Но что на этот счет думает наука? Портал livescience.com разобрался в вопросе.
Идея трансмутации металлов в золото уходит корнями в Древнюю Грецию, во времена философа Зосимы Панополитанского. Он верил, что трансформация меньших металлов в золото была отражением очищения и искупления души, и что эта работа обладала глубоким духовным значением. Но когда концепт вновь привлек к себе внимание в средневековой Европе, о нем говорили исключительно в практических целях — конвертирование дешевых металлов в золото было гарантированным способом разбогатеть.
У естествоиспытателей была теория, что базовые металлы могли «созреть» в золото, пройдя путь от нечистых стадий до чистейшего материала в мире. Проблема лишь в том, что в обычных условиях этот процесс занял бы невероятно долгое время. Поэтому алхимики верили, что с помощью мифического философского камня процесс созревания металлов можно катализировать. По их мнению, металлы содержали смесь фундаментальных ингредиентов: ртуть, серу и соль. Если поменять эти компоненты местами и вытянуть все нечистоты, то любой металл можно превратить золото — по крайней мере, согласно их гипотезам.
В XVII-XVIII веках появление современных наук постепенно развеяло эти идеи, и на замену алхимии пришли новые дисциплины — химия и физика. Однако, как ни странно, у ядерных физиков почти сто лет в руках был ключ к трансмутации.
Сегодня мы знаем, что идентичность элемента определяется количеством протонов в его ядре. У желанного золота 79 протонов, а у обычного свинца — 82. Ядро держится в цельном состоянии благодаря мощной силе, из-за которой убрать протон или нейтрон очень тяжело. Но перестановка этих фундаментальных компонентов атома теоретически означает, что один элемент действительно можно конвертировать в другой. Если убрать из ядра свинца три протона, то получится ядро золото.
Первый опыт успешной трансмутации другого металла в золото был задокументирован в 1941 году, когда ученые из Гарварда использовали ускоритель частиц, чтобы выстрелить ядрами лития и дейтерия в атомы ртути, содержавшие на один протон больше, чем золото. Частицы вытолкнули протоны и нейтроны из ядра ртути, что привело к появлению трех радиоактивных изотопов золота. Они, к сожалению, быстро распались, потому что насыщенные энергией ядра были нестабильными.
40 лет спустя это экстраординарное достижение повторил обладатель Нобелевской премии по химии Гленн Сиборг. Его команда в Национальной лаборатории Беркли исследовала фрагментацию ядер висмута в релятивистских столкновениях, и конвертировала несколько тысяч атомов этого металла в золото, обработав образец ядрами углерода и неона в ускорителе частиц.
Ученые и до сих пор продолжают аналогичные эксперименты. Так, например, Большой адронный коллайдер используют для того, чтобы изучать столкновения ионов свинца на скорости, близкой к световой, в результате которых протоны и нейтроны просто уничтожаются. Но если чуть-чуть снизить скорость и сделать так, чтобы атомы не сталкивались, генерируемое магнитное поле выбивает протоны из ядер свинца. Как результат, специалисты обнаружили 29-триллионных грамма золота, выработанных за три года опытов.
Тем не менее, несмотря на сбывшуюся мечту древних алхимиков, ядерные физики вряд ли смогут зарабатывать деньги на синтезе золота в ускорителе частиц. Затраты на строительство объекта, вроде БАК, будут астрономическими по сравнению с объемом синтезированного золота; по оценкам, эксперименты Сиборга в 1980-х стоили примерно в триллион раз больше, чем золото, которое они произвели. К тому же, редкость интересных взаимодействий атомов означает, что ученым нужно изучить миллиарды дата-точек, чтобы просто опознать трансомированные атомы.
