Về lý thuyết, chúng ta thực sự có thể biến các kim loại cơ bản như chì thành vàng, tuy nhiên hiệu quả của việc này là không cao.
Đã bao giờ bạn mơ ước sẽ trở nên giàu có chỉ sau một đêm? Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể tạo ra vàng từ các kim loại khác như chì?
Những điều kể trên là thứ mà các nhà giả kim thời Trung cổ đã cố gắng thực hiện. Mục tiêu của họ là có thể tạo ra "Elixir" - thứ mà theo họ có thể mang lại sự bất tử, tuổi trẻ, khả năng chống lại mọi bệnh tật cũng như sự giàu có không thể kể xiết. Một trong những đặc tính thú vị nhất mà các nhà giả kim thuật mong muốn, là nó có thể chuyển đổi bất kỳ kim loại cơ bản nào, chẳng hạn như chì, thành một miếng vàng lấp lánh.
Tuy nhiên, Elixir chỉ là thứ ở trong truyền thuyết và các nhà giả kim thuật thời đó chưa bao giờ biến được chì thành vàng. Điều này chắc chắn sẽ thất bại vì không có phản ứng hóa học thông thường nào có thể làm được. Tuy nhiên, với khoa học hiện đại thì những điều này có thể xảy ra.
Nguyên tố là gì?
Chuyển đổi chì thành vàng có nghĩa là chuyển đổi nguyên tố này thành nguyên tố khác. Mỗi nguyên tố được xác định bởi số proton (số hiệu nguyên tử) và neutron (proton + neutron = số khối); số lượng electron không quan trọng trong việc xác định danh tính của một nguyên tố.
Chì có số hiệu nguyên tử là 82 (82 proton trong hạt nhân của nó), trong khi vàng có số hiệu nguyên tử là 79. Để thay đổi nguyên tố này thành nguyên tố khác, người ta sẽ phải thay đổi số proton trong hạt nhân.
Giải thích về thành phần của một nguyên tố.
Việc thay đổi số lượng neutron (trong khi giữ nguyên số proton) trong hạt nhân dẫn đến các biến thể của một nguyên tố hóa học, được gọi là đồng vị. Chì có 4 đồng vị tự nhiên và rất nhiều đồng vị khác đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm.
Proton và Neutron được liên kết bởi lực hạt nhân rất mạnh với mục đích giữ cho hạt nhân ổn định. Việc cố gắng tác động để vượt qua lực này đòi hỏi một năng lượng cực lớn. Loại bỏ một proton hoặc neutron khỏi hạt nhân sẽ giống như việc con người cố gắng nâng chiếc búa của Thor trong huyền thoại. Việc thêm một Proton và Neutron giống như cố gắng ép các nam châm có cùng cực chạm vào nhau.
Từ đó chúng ta có thể hiểu được rằng việc cộng và trừ các hạt hạ nguyên tử (electron, proton, neutron) đều giải phóng một lượng năng lượng cực lớn.
Liệu chúng ta có thể biến chì thành vàng?
Nhiều nhà khoa học cho rằng có thể dùng cách phân rã phóng xạ để sản xuất vàng. Tuy nhiên, khó khăn là các nguyên tố có tính phóng xạ sẽ mất nhiều tháng, nếu không muốn nói là nhiều năm hoặc nhiều thiên niên kỷ để phân rã thành các nguyên tố phổ biến hơn. Radium-226 mất 1.600 năm để phân hủy. Cùng với đó, khí thải phóng xạ có thể gây ra các bệnh tật như ung thư và các vấn đề về tuyến giáp.
Không chỉ vậy, cả Uranium, thorium và radium sau khi phân rã phóng xạ đều biến thành chì. Chì rất ổn định và không thể phân hủy thêm nữa.
Khi đã không thể dùng cách phân rã phóng xạ thì các nhà khoa học tính đến một phương án khác. Tuy nhiên, sử dụng chì để tạo ra vàng không phải là lựa chọn hay, vì nó có nhiều hơn vàng 3 proton. Lựa chọn tốt hơn là dùng thủy ngân (nhiều hơn vàng 1 proton) hoặc bạch kim (ít hơn vàng 1 proton).
Các nhà khoa học cho rằng có thể dùng cách phân rã phóng xạ để sản xuất vàng.
Năm 1924, nhà nghiên cứu Nagoaka ở Nhật Bản, Miethe và Stammreich ở Đức đã chuyển đổi thủy ngân thành vàng bằng cách cho nó vào dòng điện cao (high electrical currents). Tuy nhiên, các thí nghiệm này đạt kết quả không khả quan dù có người vẫn biến được thủy ngân thành vàng. Vì vậy, dùng thủy ngân và dòng điện cao để chế tạo vàng không phải là cách hay.
Một cách khác là có thể bắn thủy ngân hoặc bạch kim bằng các hạt hạ nguyên tử như proton hay neutron. Năm 1941, các nhà nghiên cứu đã bắn phá hạt nhân thủy ngân bằng neutron ở vận tốc cực lớn. Kết quả là đã biến thủy ngân thành vàng và bạch kim.
Năm 1980, các nhà khoa học đã thành công trong việc biến chì thành vàng tuy nhiên lượng vàng tạo ra là rất nhỏ. Họ sử dụng một máy gia tốc hạt với năng lượng cực lớn để bắn các chùm hạt nhân với vận tốc ánh sáng kéo 3 proton ra khỏi hạt nhân của nguyên tử chì. Khi mất đi 3 proton thì đương nhiên chì sẽ biến thành vàng.
Tuy nhiên, theo các nhà khoa học thì việc biến kim loại khác thành vàng là có thể thực hiện được trên lý thuyết nhưng không khả thi về mặt kinh tế. Lý do đầu tiên đến từ việc phần lớn vàng là chất phóng xạ, nghĩa là nó có thể sẽ bị phân hủy. Lý do thứ 2 là tất cả các thí nghiệm kể trên đều thu được lượng vàng rất nhỏ (nhỏ hơn 1 mg). Một số nguồn tin cho rằng số vàng mà Miethe và Stammreich thu được chỉ trị giá 1 USD nhưng họ mất tới 60.000 USD để làm thí nghiệm.
Vì vậy, có thể thấy biện việc biến chì hay các nguyên tố khác thành vàng là khả thi trên lý thuyết nhưng hiện nay chưa khả thi về mặt kinh tế.