صدها سال کیمیاگران در آزمایشگاه های خود زحمت کشیدند تا ماده ای افسانه ای به نام سنگ فیلسوف( philosopher’s) تولید کنند. گفته می‌شود که ماده‌ای ظاهراً متراکم، مومی شکل و قرمز رنگ رافعال می کند ،فرآیندی را که مشلبه با کیمیاگری ، chrysopoeia ( طلا ساز )،دگرگونی یا تبدیل فلزات پایه مانند سرب به طلا را ممکن می‌سازد.

کیمیاگران چه کسانی هستند؟

کیمیاگران اغلب به عنوان شارلاتان های شبه علمی کنار گذاشته شده اند، اما از بسیاری جهات راه را برای شیمی و پزشکی مدرن هموار کردند. کیمیاگران قرن شانزدهم و هفدهم تکنیک های آزمایشی جدید، داروها و سایر ترکیبات شیمیایی مانند رنگدانه ها را توسعه دادند.
لارنس پرینسیپ، شیمی‌دان و تاریخ‌دان علم در دانشگاه جانز هاپکینز، می‌گوید بسیاری از آن‌ها «تجربه‌گران شگفت‌انگیز خوبی بودند.» هر استاد شیمی مدرن امروزی از استخدام برخی از این افراد به‌عنوان متخصص آزمایشگاه خوشحال می‌شود.

کیمیاگران از جمله دانشمند ایرلندی الاصل رابرت بویل، که به عنوان یکی از بنیانگذاران شیمی مدرن شناخته می شود، پزشک پیشگام سوئیسی الاصل پاراسلسوس، و فیزیکدان انگلیسی، ایزاک نیوتن، بودند.

دانشمند یا کیمیاگر

اما علیرغم قدرت آتش فکری و هوش تجربی کیمیاگران، سنگ فیلسوف برای همیشه دور از دسترس بود. پرینسیپ می‌گوید مشکل این است که کیمیاگران هنوز نمی‌دانستند که سرب و طلا عناصر اتمی متفاوتی هستند .
– هنوز صدها سال از جدول تناوبی فاصله داشت. کیمیاگران با اعتقاد به ترکیبات ترکیبی و در نتیجه متمایل به تغییرات شیمیایی در واکنش‌های آزمایشگاهی، رویای طلاسازی را بی‌فایده دنبال کردند .

عصر اتمی

با طلوع عصر اتمی در قرن بیستم، با این حال، تغییر شکل عناصر در نهایت امکان پذیر شد. امروزه فیزیکدانان هسته ای به طور معمول یک عنصر را به عنصر دیگر تبدیل می کنند.

در راکتورهای هسته‌ای تجاری، اتم‌های اورانیوم از هم جدا می‌شوند تا هسته‌های کوچک‌تری از عناصری مانند زنون و استرانسیم و همچنین گرما تولید کنند که می‌توان از آن برای تولید برق استفاده کرد.

در راکتورهای همجوشی تجربی، ایزوتوپ‌های سنگین هیدروژن با هم ادغام می‌شوند و هلیوم را تشکیل می‌دهند. (یک عنصر با تعداد پروتون های هسته آن تعریف می شود در حالی که ایزوتوپ یک عنصر معین با کمیت نوترون ها تعیین می شود).

آیارویای تبدیل  سرب به طلا به واقیعت می پیوندد؟

این واقعاً ممکن است، تنها چیزی که شما نیاز دارید یک شتاب دهنده ذرات، یک منبع عظیم انرژی و یک انتظار بسیار کم از میزان طلایی است که در نهایت خواهید داشت.

بیش از 30 سال پیش، دانشمندان هسته‌ای در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBNL) در کالیفرنیا موفق شدند مقادیر بسیار کمی طلا از بیسموت (bismuth)، یک عنصر فلزی مجاور سرب در جدول تناوبی تولید کنند.

دیوید جی موریسی، اکنون از دانشگاه ایالتی میشیگان، یکی از دانشمندانی که این تحقیق را انجام داده است، می‌گوید که همین فرآیند برای سرب کار می‌کند، اما جداسازی طلا در پایان واکنش بسیار دشوارتر خواهد بود.

موریسی می‌گوید: “ما می‌توانستیم از سرب در آزمایش‌ها استفاده کنیم، اما از بیسموت (bismuth)استفاده کردیم زیرا فقط یک ایزوتوپ پایدار دارد.”

موریسی و همکارانش با استفاده از شتاب‌دهنده ذرات Bevalac LBNL، پرتوهای هسته‌های کربن و نئون را تقریباً به سرعت نور رساندند و سپس آنها را به ورقه‌های بیسموت (bismuth) کوبیدند.
هنگامی که یک هسته پر سرعت در پرتو با یک اتم بیسموت برخورد کرد، بخشی از هسته بیسموت (bismuth) جدا شد و یک اتم کمی کاهش یافت.
این تیم با غربال کردن لاشه ذرات، تعدادی اتم تبدیل شده را پیدا کردند که در آنها چهار پروتون از اتم بیسموت (bismuth) برای تولید طلا خارج شده بود.

ساخت طلا

 

محققان گزارش دادند که همراه با چهار پروتون، واکنش های ناشی از برخورد از 6 تا 15 نوترون حذف شده و طیفی از ایزوتوپ های طلا از طلای 190 (79 پروتون و 111 نوترون) تا طلای 199 (79 پروتون، 120 نوترون) تولید شده است.

 
 Physical Review C درمارس 1981 مجله

مقدار طلای تولید شده به قدری ناچیز بود که موریسی و همکارانش مجبور شدند آن را با اندازه گیری تشعشعات منتشر شده توسط هسته های ناپایدار طلا در طی یک سال شناسایی کنند.

علاوه بر چندین ایزوتوپ رادیواکتیو طلا، برخورد ذرات احتمالاً مقداری از ایزوتوپ پایدار طلا 197 را تولید کرد . موادی از انگشتر ازدواج و شمش‌های طلا ، اما چون تجزیه نمی‌شود، محققان نتوانستند وجود آن را تأیید کنند.

موریسی می‌گوید: (ایزوتوپ پایدار باید در یک طیف‌سنج جرمی مشاهده شود.

اما من فکر می‌کنم که تعداد اتم‌ها پایین‌تر از سطح تشخیص با مشخصات جرمی بوده و هست.)

شتاب ‌دهنده‌های ذرات، رویای کیمیاگر ان باستانی را ممکن می‌سازند ، اما با هزینه‌ای گزاف

جداسازی مقادیر بسیار اندک طلا با استفاده از سرب به عنوان ماده اولیه حتی دشوارتر خواهد بود، اما کوبیدن هسته‌های پرسرعت به یک هدف سربی در واقع تغییر شکلی را که مدت‌ها به دنبال آن بودید، کامل می‌کند. انتظار می رود برخی از برخوردها سه پروتون از سرب یا یک پروتون از جیوه را برای تولید طلا حذف کنند.

موریسی می گوید: “تبدیل سرب بیسموت (bismuth) یا جیوه به طلا نسبتاً ساده است.

مشکل این است که میزان تولید بسیار بسیار اندک است و انرژی، پول و غیره صرف شده همیشه از تولید اتم‌های طلا بیشتر است”.

والتر لاولند: شیمیدان هسته ای از دانشگاه ایالتی اورگان، به یاد می آورد که درسال 1980، زمانی که آزمایش بیسموت (bismuth) به طلا انجام شد.

عبور پرتوهای ذرات از طریق Bevalac حدود 5000 دلار در ساعت هزینه داشت، و ما احتمالاً حدود یک روز از زمان پرتو استفاده می کردیم.

از محققان پروژه گلن سیبورگ، که در سال 1951 جایزه نوبل شیمی را برای کارش با عناصر سنگین دریافت کرد و در سال 1999 درگذشت، نویسنده ارشد این مطالعه بود.

سیبورگ در آن سال به آسوشیتدپرس گفت: برای تولید طلا با این آزمایش بیش از یک کادریلیون دلار (یک عددبا 15 صفر بتوان2) در هر اونس هزینه می‌شود.

نرخ ثابت برای هر اونس طلا در آن زمان،حدود 560 دلار تخمین زده شد.