Depende de lo que quieras decir con “scratch”.
La ciencia de la química en realidad se originó a partir de la filosofía de la alquimia, cuyo objetivo era literalmente transmutar (o cambiar) el metal base (plomo) en oro.
Lo que sabemos hoy y los alquimistas medievales no sabían era que desde la perspectiva de la química, que opera exclusivamente (*) en átomos neutros, los elementos son inmutables por cualquier proceso y, por lo tanto, nunca podrían esperar alcanzar su objetivo.
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Avancemos rápidamente a fines del siglo XIX y descubrimos las fuerzas nucleares, que de hecho nos dan acceso al régimen energético requerido para cambiar un elemento por otro. Hay una variedad de formas de lograr esto, pero todos los procesos nucleares implican comenzar con un elemento y construirlo o desglosarlo en oro.
Dentro del reactor de isótopos de alto flujo, donde se realizan experimentos utilizando el prodigioso flujo de neutrones de un pequeño reactor nuclear. Las especies experimentales se insertan en canales y se rodean con barras de combustible.
La forma más sencilla de lograr esto sería ponerse en contacto con los ingenieros del ciclo del combustible en una planta de energía nuclear. Salvo por el núcleo de una estrella, nada produce un flujo de neutrones tan prodigioso como un reactor de energía terrestre. Por razones de seguridad, generalmente no usamos reactores de potencia para otra cosa que la potencia y el combustible de cría, pero no hay una razón práctica por la que no pudiéramos, y por lo tanto, en nuestra hipótesis, lo haremos. Si inserta una concentración de casi cualquier elemento en un reactor de potencia, dado el tiempo suficiente, eventualmente contendrá todos los elementos casi estables que se sabe que existen. Lo que se necesita es una buena comprensión de los diversos procesos de descomposición y sus vidas medias. A partir de eso, puede elegir una buena sustancia de partida y luego hacer cálculos basados en la sección transversal de neutrones del elemento de partida y el flujo esperado en el reactor para determinar cuánto tiempo debe usar una exposición para lograr la cantidad máxima de oro.
“¡El sol es una masa de gas incadescente, un horno nuclear gigantesco! Donde el hidrógeno está integrado en He-lee-um a una temperatura de millones de grados ”. Todo lo que aprendí sobre la nucleosíntesis estelar lo aprendí en el jardín de infantes.
Una forma un poco más complicada sería comenzar desde el fondo (un solo protón) y avanzar dentro de un reactor de fusión. En realidad, esto es solo agregar pasos sin ninguna razón práctica, pero la pregunta especifica “desde cero” y aquí estamos.
La única lección que la teoría del campo cuántico nos ha enseñado (está bien, no la única, pero una lección que nos ha enseñado) es que no existe tal cosa como nada . Los diversos campos subatómicos impregnan todo el universo: electromagnético, masa, carga de color, débil, gravitatorio, etc. Desde cero, para mí, implica comenzar desde el elemento base del universo que es un bosón medidor (es decir, una oscilación discreta de uno de los campos cuánticos).
Esto es lo que sucede cuando decides convertirte en físico. Pensándolo bien, no usemos el campo de color. Es una fuerza tonta.
Arbitrariamente, elijo el campo electromagnético (porque podemos manipular la amplitud – energía – de este campo con increíble precisión en dispositivos como los láseres de electrones libres (FEL)).
Láser de electrones gratis: pew pew pew!
Existe un proceso llamado producción de pares en el que un fotón de suficiente energía se convertirá espontáneamente en un par de partículas-antipartículas. Esto se ha observado en el laboratorio como la producción de un par electrón-positrón utilizando un sofisticado proceso láser.
La misma idea, solo que menos probable.
Lo que hay que hacer es construir un acelerador lineal de partículas de energía masiva (cuanto mayor sea la energía, mejor). Luego, queremos pasar el haz de elección a través de una serie de campos magnéticos alternos (arriba, abajo, arriba, abajo, arriba, abajo). Estos campos hacen que los electrones en el haz experimenten una oscilación, que produce una radiación de energía sincrotrónica igual a la magnitud de la oscilación que inducimos. Con campos magnéticos arbitrariamente fuertes, podemos sintonizar la energía de los fotones producidos para igualar, exactamente, la energía de un par de átomos de oro. A su vez, direccionaremos este haz de fotones para que pase a través de un área con un voltaje muy alto y a través de un campo magnético adicional que evitará que los pares de partículas se aniquilen mutuamente y los guiará hacia un par de trampas (nuestro los núcleos de oro se guardarán para más adelante). Este proceso es extremadamente raro, por lo que tendremos que realizar nuestro experimento durante mucho tiempo con enormes energías, pero las probabilidades de la mecánica cuántica nos dicen que eventualmente observaremos la creación de átomos de oro, desde la nada (^).
Eureka! ¡”Rasca” (bosones de calibre) en oro!
* Hay ramas de la química como la química nuclear y la química del plasma que se ocupan de las energías superiores. Estos químicos obviamente aspiran a la vida en un plano superior: la física.
^ – Excepto un linac multimillonario, una serie de imanes increíblemente poderosos, una cantidad de energía estupenda y, sobre todo, una cantidad de tiempo increíble.
