في سعيهم وراء المكانة والثراء، عمل الأثرياء في جميع أنحاء أوروبا في العصور الوسطى عبثًا على تحويل المعادن الرخيصة إلى ذهب. واليوم، تُعتبر هذه العملية، المعروفة باسم الكريسوبيا، في الغالب مجرد حلم من أحلام الخيمياء. ولكن هل يوجد أي علم يثبت أنه يمكن تحويل المعادن إلى ذهب؟ في الواقع، الإجابة هي نعم – ولكن الأدلة تظهر أن ذلك سيكون بعيدًا كل البعد عن كونه عملاً مربحًا.
تعود فكرة تحويل المعادن إلى ذهب إلى اليونان القديمة والفيلسوف زوسيموس من بانوبوليس. كان يعتقد أن تحويل المعادن الأقل قيمة إلى ذهب هو انعكاس لتطهير الروح وفدائها وأن هذا العمل يحمل أهمية روحية عميقة. وعندما ظهر المفهوم من جديد في أوروبا في العصور الوسطى، كان التركيز عمليًا بحتًا – حيث كان تحويل معدن رخيص إلى ذهب طريقًا مضمونًا للثراء.
اعتقد الخيميائيون أنهم إذا تمكنوا فقط من صنع حجر الفلاسفة – وهي مادة أسطورية – فسيكونون قادرين على تحفيز عملية النضوج هذه. كان يُعتقد أن المعادن تحتوي على خليط من المكونات الأساسية: الزئبق والكبريت والملح. لذلك، من خلال إعادة ترتيب هذه المكونات واستخلاص أي شوائب، ستتحول جميع المعادن في النهاية إلى ذهب، كما افترضوا.
أدى ظهور العلم الحديث خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر إلى دحض هذه الأفكار تدريجيًا، وتم التخلي عن الخيمياء لصالح فروع العلوم الجديدة: الكيمياء والفيزياء. ومع ذلك، بشكل لا يصدق، احتفظ علماء الفيزياء النووية بأسر هذا التحول الأسطوري لما يقرب من قرن من الزمان.
اليوم، نعلم أن هوية العنصر تحددها عدد البروتونات في نواته. تحتوي ذرات الذهب المرغوبة بشدة على 79 بروتونًا، بينما يحتوي الرصاص على 82 بروتونًا. قال ألكسندر كالويت، الفيزيائي العامل في مصادم الهادرونات الكبير في CERN في سويسرا: “تحافظ القوة النووية القوية على تماسك النواة، ومن الصعب جدًا إزالة بروتون أو نيوترون.”
ومع ذلك، فإن إعادة ترتيب هذه المكونات الأساسية للذرة تعني أنه من الممكن نظريًا تحويل عنصر إلى آخر. قال كالويت: “إذا كان لديك ما يكفي من الطاقة، يمكنك بالفعل إجراء مثل هذه العمليات. عندما تزيل ثلاثة بروتونات من نواة الرصاص، فإنك تكون قد أنشأت نواة ذهبية.”
تم الإبلاغ عن أول تحويل ناجح لمعدن آخر إلى ذهب في عام 1941، عندما استخدم علماء هارفارد مسرع جسيمات لإطلاق نوى الليثيوم والديوتريوم في ذرات الزئبق، التي تحتوي على بروتون واحد أكثر من الذهب. أدت الجسيمات عالية الطاقة إلى طرد البروتونات والنيوترونات من نوى الزئبق، مما أدى إلى تكوين ثلاثة نظائر مشعة قصيرة العمر من الذهب، والتي تحللت بسرعة لأن النوى عالية الطاقة كانت غير مستقرة.
بعد أربعين عامًا، تكرر هذا الإنجاز الاستثنائي من قبل جلين سيبورج، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء، في مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا. كان فريقه يحقق في تفتيت نوى البزموت في تصادمات نسبية (بسرعة الضوء) وحول عدة آلاف من ذرات العنصر إلى ذهب عن طريق قصف العينة بنوى الكربون والنيون في مسرع جسيمات.
اليوم، تستمر فرق البحث في مسرعات الجسيمات حول العالم في الإبلاغ عن إنتاج الذهب كمنتج ثانوي من تجاربهم. في مصادم الهادرونات الكبير، يحقق فريق كالويت في تصادمات أيونات الرصاص بسرعة تقترب من سرعة الضوء.
وأوضح قائلاً: “في التصادمات المباشرة، نقوم أساسًا بتحرير الكواركات الموجودة داخل البروتونات والنيوترونات، وهي، لفترة قصيرة، تشكل حالة من المادة كانت موجودة قبل بضعة ميكروثوانٍ من الانفجار الكبير في الكون المبكر. إنها ما يسمى ببلازما الكواركات والغلوونات.”
هذه التصادمات المباشرة شديدة للغاية لدرجة أن البروتونات والنيوترونات تُدمر تمامًا. لكن التفاعلات شبه المباشرة منخفضة الطاقة – حيث تكون الجسيمات قريبة جدًا ولكنها لا تلامس – تولد مجالًا كهرومغناطيسيًا قويًا يطرد البروتونات من نوى الرصاص. والنتيجة: اكتشف الفريق حوالي 29 جزءًا من تريليون جزء من الغرام من الذهب خلال فترة تجريبية استمرت ثلاث سنوات.
ومع ذلك، على الرغم من تحقيق حلم الخيميائيين، فمن غير المرجح أن يحقق علماء الفيزياء النووية أي ربح من خلال تخليق الذهب في مسرع جسيمات. إن تكلفة بناء وتشغيل منشأة مثل مصادم الهادرونات الكبير باهظة للغاية مقارنة بقيمة حجم الذهب المنتج؛ ويقدر أن تجارب سيبورج في الثمانينيات كلفت حوالي تريليون ضعف سعر الذهب الذي أنتجوه. بالإضافة إلى ذلك، فإن ندرة التفاعلات الشيقة تعني أنه يتعين على الباحثين التدقيق في مليارات نقاط البيانات لتحديد الذرات المتحولة.
