Vàng nhân tạo đắt hơn hàng "triệu tỷ lần" so với vàng thật

[Thảo Nông]

Về mặt lý thuyết, con người hoàn toàn có thể tạo ra vàng nhân tạo. Tuy nhiên, lý do chúng ta không sản xuất nó hàng loạt lại vô cùng đơn giản: chi phí để thực hiện đắt hơn giá trị của chính số vàng tạo ra hàng triệu, thậm chí hàng tỷ lần.

Nguồn gốc vũ trụ và bản chất của vàng​

Để hiểu tại sao việc tạo ra vàng lại khó khăn đến vậy, trước hết cần phải hiểu về bản chất và nguồn gốc của nó. Hầu hết vàng trên Trái Đất không được hình thành trên hành tinh của chúng ta. Thay vào đó, nó được tạo ra từ những sự kiện vũ trụ cực kỳ dữ dội như các vụ nổ siêu tân tinh (khi các ngôi sao lớn chết đi) hoặc các vụ va chạm giữa các sao neutron. Những sự kiện này giải phóng một nguồn năng lượng khổng lồ, đủ để ép các nguyên tố nhẹ hơn hợp nhất lại với nhau thành các kim loại nặng như vàng. Những nguyên tử vàng này sau đó được rải khắp vũ trụ và bị "mắc kẹt" trong quá trình hình thành Trái Đất.

Mỗi một nguyên tử vàng (Au) đều có một hạt nhân chứa chính xác 79 proton và đây chính là yếu tố quyết định bản chất của nó. Về mặt hóa học, vàng là một trong những nguyên tố ít phản ứng nhất, có nghĩa là nó cực kỳ ổn định và sẽ chống lại hầu hết các nỗ lực nhằm thay đổi cấu trúc của nó. Để biến một nguyên tố khác thành vàng, các nhà khoa học phải thay đổi số proton trong hạt nhân của nó – một quá trình đòi hỏi một nguồn năng lượng cực lớn

Các phương pháp tạo ra vàng trong phòng thí nghiệm​

Về mặt lý thuyết, có ba cách chính để tạo ra vàng nhân tạo, và tất cả đều đã được thử nghiệm thành công ở quy mô rất nhỏ.

Phản ứng hạt nhân​

Đây là phương pháp thay đổi hạt nhân của một nguyên tử bằng cách bắn phá nó bằng các hạt khác.

• Từ Thủy ngân (80 proton): Trong một thí nghiệm nổi tiếng vào năm 1941, các nhà khoa học đã bắn phá thủy ngân bằng các neutron nhanh. Một số nguyên tử thủy ngân đã bị đẩy ra một proton, biến nó thành vàng (79 proton).
• Từ Bạch kim (78 proton): Ngược lại, người ta cũng có thể bắn phá bạch kim để nó nhận thêm một proton và biến thành vàng.

Tuy nhiên, có một vấn đề lớn: loại vàng được tạo ra bằng phương pháp này thường là các đồng vị phóng xạ, không bền và sẽ phân rã theo thời gian.

Máy gia tốc hạt​

Đây là phương pháp sử dụng các cỗ máy khổng lồ để gia tốc các hạt đến gần tốc độ ánh sáng rồi cho chúng va chạm vào nhau.

• Thí nghiệm của Glenn Seaborg: Vào những năm 1980, nhà hóa học từng đoạt giải Nobel Glenn Seaborg đã thành công trong việc biến đổi một lượng nhỏ bismuth (83 proton) thành vàng bằng cách bắn phá nó trong một máy gia tốc hạt, làm bật ra 4 proton khỏi hạt nhân.
• Thí nghiệm tại CERN: Các nhà vật lý tại Máy gia tốc hạt lớn (LHC) cũng đã tạo ra vàng bằng cách cho các hạt nhân chì (82 proton) va chạm vào nhau ở tốc độ cực cao. Vụ va chạm tạo ra một trạng thái vật chất siêu nóng, và khi các hạt nhân bay sượt qua nhau, trường điện từ mạnh mẽ của chúng đã làm bật ra 3 proton, biến một số hạt nhân chì thành vàng.

Lý do thực tế khiến vàng nhân tạo không được sản xuất​

Dù có thể tạo ra vàng trong phòng thí nghiệm, nhưng cả ba phương pháp trên đều gặp chung một vấn đề cốt lõi: chi phí và hiệu quả.

Quá trình này đòi hỏi một nguồn năng lượng khổng lồ và các thiết bị cực kỳ đắt tiền như lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc hạt. Trong khi đó, lượng vàng tổng hợp thu được lại vô cùng nhỏ và thường chỉ tồn tại trong chớp nhoáng. Nhà hóa học Glenn Seaborg từng tính toán rằng, với phương pháp của ông, "sẽ tốn hơn một triệu tỷ USD để sản xuất ra 31 gram vàng".

Vì vậy, cho đến khi con người tìm ra một nguồn năng lượng gần như vô tận và một phương pháp hiệu quả hơn rất nhiều, việc khai thác vàng từ lòng đất vẫn là cách làm khả thi và rẻ hơn hàng tỷ lần. Vàng nhân tạo, do đó, vẫn sẽ chỉ tồn tại trong các phòng thí nghiệm như một minh chứng cho khả năng của khoa học, chứ không phải là một giải pháp kinh tế.