Vì sao cả thế giới biết cách tạo ra vàng nhưng chẳng ai làm?

Vàng là kim loại quý hiếm và có giá trị cao, điều đó khiến nhiều người đặt câu hỏi: Tại sao nhân loại không tạo ra vàng bằng phương pháp nhân tạo như với kim cương? Câu trả lời liên quan đến giới hạn của vật lý hạt nhân và những rào cản khổng lồ về chi phí năng lượng.

Phần lớn vàng tồn tại trên Trái Đất không được hình thành tại đây mà bắt nguồn từ các sự kiện thiên văn cực kỳ mãnh liệt như vụ nổ siêu tân tinh hoặc va chạm giữa các sao neutron. Những vụ nổ này cung cấp đủ năng lượng để các nguyên tố nhẹ kết hợp lại thành nguyên tố nặng như vàng. Khi Trái Đất hình thành, một phần vàng đã bị cuốn vào lớp nhân, phần còn lại dần trồi lên bề mặt qua các hoạt động địa chất và được con người khai thác.

Khi Trái Đất hình thành, một phần vàng đã bị cuốn vào lớp nhân, phần còn lại dần trồi lên bề mặt qua các hoạt động địa chất và được con người khai thác.

Về mặt kỹ thuật, con người có thể tạo ra vàng trong phòng thí nghiệm bằng cách thay đổi cấu trúc nguyên tử. Tuy nhiên, tất cả phương pháp hiện có đều cực kỳ tốn kém và không thể áp dụng trong sản xuất thương mại. Một nguyên tử vàng có số hiệu nguyên tử là 79, tức chứa 79 proton trong hạt nhân. Về lý thuyết, nếu thêm một proton vào bạch kim (số 78) hoặc loại bỏ một proton khỏi thủy ngân (số 80) thì có thể tạo thành vàng. Nhưng đây không phải là việc dễ dàng. Vàng là nguyên tố rất ổn định và gần như không phản ứng với các chất khác, khiến việc can thiệp vào cấu trúc của nó trở nên vô cùng khó khăn nếu không sử dụng công nghệ hạt nhân phức tạp.

Trong một thí nghiệm thực hiện từ năm 1941, các nhà nghiên cứu đã bắn phá nguyên tử thủy ngân bằng neutron và tạo ra đồng vị phóng xạ của vàng. Kỹ thuật tương tự có thể áp dụng với bạch kim bằng cách khiến nó nhận thêm một proton. Cả hai cách đều cho ra kết quả là vàng phóng xạ, nghĩa là không bền và khó sử dụng trong thực tế.

Ngoài ra, các máy gia tốc hạt hiện đại như Máy Gia Tốc Hạt Lớn (LHC) của CERN cũng có khả năng tạo ra vàng thông qua va chạm giữa các hạt nhân chì. Những va chạm này diễn ra ở mức năng lượng cực cao, tạo ra trạng thái vật chất đặc biệt gọi là plasma quark gluon, vốn từng tồn tại ngay sau vụ nổ Big Bang. Trong khoảnh khắc cực ngắn đó, một vài proton bị bật ra, tạo thành nguyên tử vàng. Tuy nhiên, lượng vàng tạo ra cực kỳ ít và chỉ tồn tại trong tích tắc.

Một trường hợp nổi bật là thí nghiệm của nhà hóa học từng đoạt giải Nobel Glenn Seaborg. Ông đã dùng máy gia tốc để bắn phá nguyên tử bismuth (số 83) bằng hạt nhân carbon, làm bật ra đủ proton để tạo thành một lượng nhỏ vàng. Dù thành công về mặt khoa học, nhưng chính ông thừa nhận rằng để tạo ra chỉ 31 gam vàng bằng phương pháp này sẽ tiêu tốn hơn một triệu tỷ USD.

Tóm lại, dù con người có thể tạo ra vàng bằng các phản ứng hạt nhân hoặc máy gia tốc, nhưng chi phí cần thiết để tạo ra chỉ một lượng nhỏ vàng vượt xa giá trị của vàng thật. Điều này khiến việc sản xuất vàng nhân tạo trở thành lựa chọn hoàn toàn không thực tế về mặt kinh tế. Do đó, việc khai thác từ tự nhiên vẫn là phương pháp duy nhất để có được kim loại quý giá này, ít nhất là trong tương lai gần.