الفيزياء والفلك > علم الفلك
كيف يُصنع الذهب؟
لطالما حلم العلماء -في العصور الوسطى- بتحويل الرصاص إلى ذهب، ومع مرور الزمن وتعاقب الكشوف العلمية اندثر هذا الحلم؛ إذ إن الذهب عبارة عن عنصر كيميائي لا يمكن صناعته من عنصر آخر، وكذلك لا يمكن تحويله إلى أيٍّ من العناصر الأخرى بسبب الروابط الفيزيائية النووية القوية داخل النواة Strong Nuclear Force.
ولكن وبعد مضي قرون واكتشاف أينشتاين النظرية النسبية الخاصة Special Relativity عام 1905 والكشوف العلمية التي لحقتها؛ اتضح أنه يمكننا بالفعل دمج الذرات لصناعة عناصر جديدة أو شطر الذرات للحصول على عناصر أخف.
ولكن هل يمكننا صناعة الذهب فعلًا؟
إن عملية دمج أو شطر الذرات تولد طاقة هائلة، وهذا ما حاول العلماء الاستفادة منه عن طريق المفاعلات النووية الانشطارية التي تولد كمًّا كبيرًا من الطاقة الحرارية التي يُستفاد منها بتحويلها إلى طاقة كهربائية تُغذِّي المدن.
وعلى الرغم من أن دمجَ الذرات يولد طاقةً أكبر من الطاقة المتولدة من شطرها؛ إلا أنه يحتاج إلى حرارة وضغط كبيرين ولم يستطع أحد بناء مفاعل نووي يعتمد على دمج ذرات الهيدروجين ضمن بيئة مستقرة حتى الآن. لكن العلماء استطاعوا محاكاة الاندماج النووي الذي يحدث في الشمس عن طريق القنبلة الهيدروجينية التي تحتاج بدورها إلى قنبلة نووية تعتمد على شطر اليورانيوم uranium-235 او البلوتونيوم plutonium-239 المخصبين لإنتاج حرارة كافية لحدوث الاندماج النووي بين ذرات الهيدروجين لإنتاج الهيليوم، إضافة إلى كمية هائلة من الطاقة الحرارية؛ وهو ما يجعل القنبلة الهيدروجينية الأكثر تدميرًا.
ومع ازدياد حجم الذرات؛ فإنّها تحتاج إلى طاقة أكبر لإتمام تفاعل الاندماج؛ مما يجعل صناعة أيٍّ من المعادن الثقيلة أمرًا مستحيلًا لدى إمكانيات الإنسان الحاليّة. لكن لا ينطبق هذا على بعض النجوم؛ إذ يمكن حدوث تفاعلات الاندماج داخل نواة بعض النجوم فقط حيث يكون الضغط هائلًا والحرارة جهنميّة لتبدأ سلسلة من التفاعلات، تولِّد عددًا من المواد الأثقل فالأثقل بَدءًا بالهدروجين والأكسجين والنتروجين والسيليكون والكربون وعدة عناصر أُخرى، انتهاءً بالحديد (وهو أثقل عنصر يمكن توليده داخل نواة نجم).
لكن حتى نواة أكبر النجوم غير قادرة على توليد المعادن الثقيلة مثل الذهب والنحاس والفضة والبلاتين؛ لذا يحتاج مثل هذا الاندماج إلى حدث كونيّ عظيم جدًّا مثل السوبرنوفا أو اصطدام النجوم.
تمكَّن العلماء مؤخرًا من رصد موجة جاذبية Gravitational Wave تشير إلى حدوث اصطدام هائل بين نجمين نيوترونيين، وأدى هذا الاصطدام إلى توليد ضغط وحرارة هائلة أدت إلى حدوث اندماج نووي ولَّد كمًّا هائلًا من العناصر الثقيلة؛ فعلى سبيل المثال: قدَّر العلماء الكمية الناتجة من الذهب بقرابة مائة ضعف كتلة كوكب الأرض، أما الكميّة الناتجة من البلاتين فتُقدَّر بنحو خمسمائة ضعف كتلة الأرض إضافة إلى عناصر أخرى.
ويعتقد العلماء أن المعادن الثقيلة الموجودة على كوكب الأرض نتجت عن أحداث مماثلة، أما الغبار والكتل الصخرية المتناثرة في الفضاء سافرت مسافات تصل إلى مئات أو آلاف السنين الضوئية لتصطدم بالأرض على شكل نيازك في المراحل الأولى لتشكِّل الكوكب. أما بخصوص ندرة هذه المعادن في كوكبنا؛ فهو بسبب ندرة مثل هذه الأحداث في الكون؛ إذ إن جميع الذهب المستخرج في التاريخ يُقدَّر بـ 190،040 طن فقط.
روابط من مقالاتنا القديمة:
المصادر: