Μία από τις απόλυτες φιλοδοξίες της μεσαιωνικής αλχημείας φαίνεται πως έγινε πραγματικότητα, έστω και για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Επιστήμονες του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) κατάφεραν να μετατρέψουν τον μόλυβδο σε χρυσό, χρησιμοποιώντας τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), τον ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο.
Η διαδικασία της μεταστοιχείωσης
Η μεταστοιχείωση, είναι η διαδικασία μετατροπής ενός χημικού στοιχείου σε ένα άλλο. Μια μεταστοιχείωση συνεπάγεται μια αλλαγή στη δομή των ατομικών πυρήνων και ως εκ τούτου μπορεί να προκληθεί από μια πυρηνική αντίδραση, όπως η σύλληψη νετρονίων, ή να συμβεί αυθόρμητα με ραδιενεργό διάσπαση, όπως η διάσπαση άλφα και η διάσπαση βήτα. Η μεταστοιχείωση βασικών μετάλλων (όπως υδράργυρος, κασσίτερος, χαλκός, μόλυβδος) σε πολύτιμα μέταλλα (χρυσός, ασήμι) ήταν από καιρό μια απόπειρα από τους αλχημιστές, οι οποίοι δεν είχαν ιδέα για την ατομική φύση της ύλης. Ο πειραματισμός τους οδήγησε στην ανακάλυψη πολλών σημαντικών χημικών αντιδράσεων, αλλά οι χημικές αντιδράσεις δεν είναι ικανές να επηρεάσουν τις πυρηνικές αλλαγές που απαιτούνται για τη μεταστοιχείωση.
Σε αντίθεση με τις δημοφιλείς αντιλήψεις περί αλχημείας, τα πειράματα στο LHC δεν περιλαμβάνουν μαγικές συνταγές αλλά τη σύγκρουση υποατομικών σωματιδίων με απίστευτα υψηλές ταχύτητες. Μέσα από αυτές τις συγκρούσεις, οι φυσικές ιδιότητες του μολύβδου αλλάζουν με τέτοιο τρόπο ώστε να μετατραπεί σε χρυσό.
Ο LHC χρησιμοποιείται συχνά για τη σύγκρουση ιόντων μολύβδου, δημιουργώντας εξαιρετικά θερμή και πυκνή ύλη, παρόμοια με αυτήν που υπήρχε στο σύμπαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κατά τη διάρκεια αυτής της ανάλυσης, οι επιστήμονες του CERN παρατήρησαν συγκρούσεις στις οποίες ο πυρήνας του μολύβδου έχανε νετρόνια ή πρωτόνια. Ο μόλυβδος έχει μόνο τρία πρωτόνια περισσότερα από τον χρυσό, πράγμα που σημαίνει ότι σε ορισμένες περιπτώσεις το LHC προκαλεί την απώλεια ακριβώς τόσων πρωτονίων ώστε ο μόλυβδος να μετατραπεί στιγμιαία σε χρυσό, πριν αποσυντεθεί σε διάφορα σωματίδια.
Η επίτευξη και οι προκλήσεις
Οι μεσαιωνικοί αλχημιστές θα εντυπωσιάζονταν από αυτήν την επίτευξη, αλλά τα πειράματα που διεξήχθησαν μεταξύ 2015 και 2018 παρήγαγαν μόλις 29 πικογραμμάρια χρυσού. Οι πρόσφατες αναβαθμίσεις του LHC σχεδόν διπλασίασαν την παραγόμενη ποσότητα, αλλά η παραγόμενη μάζα παραμένει τρισεκατομμύρια φορές μικρότερη από ό,τι απαιτείται για να δημιουργηθεί ένα κόσμημα.
Αντί να κυνηγούν τον πλούτο, οι επιστήμονες του CERN ενδιαφέρονται περισσότερο για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων που οδηγούν σε αυτήν τη μεταστοιχείωση.
Η σημασία της ανακάλυψης
Ο Marco Van Leeuwen, εκπρόσωπος του προγράμματος A Large Ion Collider Experiment (ALICE) στο LHC, δήλωσε:
«Είναι εντυπωσιακό το ότι οι ανιχνευτές μας μπορούν να διαχειριστούν μετωπικές συγκρούσεις που παράγουν χιλιάδες σωματίδια, ενώ ταυτόχρονα είναι ευαίσθητοι σε συγκρούσεις όπου παράγονται μόνο λίγα σωματίδια κάθε φορά, επιτρέποντας τη μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών διαδικασιών ‘πυρηνικής μεταστοιχείωσης’».
Η συγκεκριμένη ανακάλυψη δεν υπόσχεται την παραγωγή χρυσού σε βιομηχανική κλίμακα, αλλά αποτελεί σημαντική πρόοδο στην κατανόηση των φυσικών διαδικασιών που καθορίζουν την ύλη.
