Giấc mơ giả kim gặp vật lý hạt nhân
Biến thủy ngân thành vàng là ý tưởng dùng các phản ứng vật lý hạt nhân để thay đổi cấu trúc hạt nhân của nguyên tử thủy ngân, chuyển nó thành đồng vị vàng ổn định, qua đó hiện thực hóa ở mức nguyên tử giấc mơ giả kim cổ xưa về chuyển đổi nguyên tố. Hàng ngàn năm qua, các nhà giả kim thuật đã thất bại trong giấc mơ biến kim loại thường thành vàng. Tuần này, một startup tại San Francisco tên Marathon Fusion tuyên bố họ đã làm được điều đó bằng vật lý hạt nhân và đạt tốc độ chuyển hóa gấp 10 lần kỷ lục của CERN. Nghe qua giống như “giả kim hiện đại”, nhưng nếu nhìn dưới lăng kính khoa học, tuyên bố này mới chỉ là một bước thử nghiệm táo bạo, còn rất xa với việc đảo lộn thị trường vàng hay phá vỡ các giới hạn vật lý đã biết.
Từ lò giả kim đến lò nhiệt hạch: chuyển đổi nguyên tố hoạt động thế nào?
Điểm khác biệt giữa giả kim cổ điển và giả kim hiện đại nằm ở chỗ: ngày xưa người ta khuấy nồi, ngày nay người ta bắn neutron. Marathon Fusion đề xuất dùng neutron sinh ra từ phản ứng nhiệt hạch deuterium–tritium để chiếu vào thủy ngân-198, tạo ra thủy ngân-197, rồi để nó phân rã thành vàng-197 ổn định. Về nguyên lý vật lý hạt nhân, đây là một dạng chuyển đổi nguyên tố hoàn toàn hợp lệ: thay đổi số neutron trong hạt nhân, sau đó để phóng xạ tự nhiên “hoàn thiện” quá trình. Vấn đề không nằm ở việc có tạo được vài nguyên tử vàng hay không, mà nằm ở hai câu hỏi khó hơn nhiều: tạo được bao nhiêu, với hiệu suất nào, và với cái giá kỹ thuật – an toàn – năng lượng ra sao.
Kỷ lục CERN, tuyên bố gấp 10 lần và bức tường kinh tế
Giới khoa học từng chứng minh có thể tạo vàng trong phòng thí nghiệm: thí nghiệm ALICE tại Máy gia tốc hạt lớn chỉ tạo được khoảng 29 picogram vàng trong suốt 4 năm hoạt động. Con số này cho thấy ranh giới rõ ràng giữa “có thể về mặt vật lý” và “có ý nghĩa kinh tế”. Marathon Fusion nói rằng tốc độ chuyển hóa của họ gấp 10 lần kỷ lục CERN. Ngay cả nếu câu này chính xác, thì nhân lên mười lần một con số cực nhỏ vẫn là cực nhỏ. Quan trọng hơn, các biểu đồ phổ năng lượng mà công ty công bố chưa đủ để xác định tổng lượng vàng, độ tinh khiết, hiệu suất hay chi phí sản xuất. Nói cách khác, đây là một tuyên bố thú vị, nhưng chưa phải bằng chứng khoa học được cộng đồng kiểm chứng.
2 tấn vàng mỗi năm: tham vọng hay khoa học viễn tưởng?
Marathon Fusion còn đi xa hơn khi ước tính một nhà máy nhiệt hạch 1 GW nhiệt, thiết kế tối ưu, có thể sản xuất khoảng 2 tấn vàng mỗi năm như sản phẩm phụ. Đây mới chỉ là kết quả mô phỏng, không phải sản lượng đã chứng minh. Để biến thủy ngân thành vàng ở quy mô đó, họ cần một hệ thống nhiệt hạch vận hành ổn định, dòng neutron cực mạnh, quy trình xử lý thủy ngân và chất thải phóng xạ an toàn, cộng thêm khâu tinh luyện để loại bỏ các đồng vị phóng xạ lẫn trong sản phẩm. Sản xuất vàng bằng phản ứng hạt nhân phức tạp hơn nhiều so với tạo kim cương nhân tạo. Cho đến khi có dữ liệu thực nghiệm về sản lượng, chi phí và an toàn, con số 2 tấn mỗi năm nên được xem là mục tiêu lý thuyết, không phải lời hứa công nghệ.
Tương lai của giả kim hiện đại: vàng chỉ là “mồi câu”?
Nếu nhìn rộng hơn vàng, câu chuyện chuyển đổi nguyên tố bằng vật lý hạt nhân có thể mang ý nghĩa khác. Marathon Fusion thừa nhận vàng có thể chưa phải ứng dụng quan trọng nhất: họ muốn dùng neutron nhiệt hạch để sản xuất các đồng vị phóng xạ phục vụ chẩn đoán và điều trị ung thư, như đồng-64 và đồng-67. Để đạt mục tiêu đó, startup đang phát triển lò nhiệt hạch tại San Francisco, nhắm tới việc hướng một nghìn tỷ neutron mỗi giây vào mục tiêu rộng 1 cm và duy trì trong nhiều năm. Nếu thành công, đây sẽ là một nguồn đồng vị y học đáng kể. Nhưng ở thời điểm hiện tại, tuyên bố biến thủy ngân thành vàng vẫn giống một câu chuyện truyền thông hấp dẫn hơn là một cuộc cách mạng đã hoàn tất trong phòng thí nghiệm.
