Kulta on yksi maailman arvokkaimmista metalleista, ja sen korkea hinta johtuu erityisesti sen harvinaisuudesta. Maapallon kultavarannot ovat rajalliset, sillä suurin osa kullasta syntyi avaruudessa planeettamme muodostuessa. Olisiko siis mahdollista valmistaa kultaa laboratoriossa? Tämä kuulostaa scifi-tarinan juonelta, mutta tiede on tehnyt sen mahdolliseksi! Tutkijat ovat onnistuneet luomaan kultaa, mutta prosessiin liittyy valtava ongelma: kullan valmistaminen laboratoriossa vaatii niin paljon energiaa, että se ei ole taloudellisesti kannattavaa. Silti tämä kiehtova prosessi ansaitsee tarkemman katsauksen – sukelletaan kullan valmistamisen maailmaan!
Miksi kullan valmistaminen on niin kallista?
Kullan valmistaminen laboratoriossa on teoriassa mahdollista, mutta käytännössä se on taloudellinen painajainen. Arvioiden mukaan yhden unssin (noin 28 gramman) kullan tuottamiseen kuluisi kvadriljoona dollaria – summa, jolla voisi ostaa moninkertaisesti enemmän kultaa kuin mitä sillä valmistetaan! Syynä on valtava energiantarve, jota tarvitaan alkuaineiden muuntamiseen. Vaikka prosessi on tieteellisesti kiehtova, se ei ole käytännöllinen tapa rikastua. Silti kullan valmistaminen laboratoriossa avaa ovia ymmärtääksemme aineen muuntamista atomitasolla ja antaa vihjeitä universumin alkuperästä.
Miten kultaa syntyy luonnossa?
Kulta, jota löydämme maapallolta, sai alkunsa miljardeja vuosia sitten avaruuden jättimäisissä tapahtumissa. Neutronitähtien törmäykset tai supernovat vapauttivat valtavia määriä energiaa, jotka fuusioivat kevyempiä alkuaineita raskaammiksi – kuten kullaksi. Tämä prosessi loi kullan, joka lopulta päätyi Maan kuoreen planeettamme muodostuessa. Kullan atomiluku on 79, mikä tarkoittaa, että sen ytimessä on 79 protonia. Jaksollisessa järjestelmässä sen naapureita ovat platina (atomiluku 78) ja elohopea (atomiluku 80). Näitä alkuaineita voidaan teoriassa muuntaa kullaksi lisäämällä tai poistamalla protoneja.
Näin kultaa valmistetaan laboratoriossa
Kultaa voi valmistaa muuntamalla muita alkuaineita, mutta se vaatii valtavasti energiaa. Esimerkiksi elohopeasta (atomiluku 80) voidaan poistaa yksi protoni tai platinaan (atomiluku 78) lisätä yksi protoni, jolloin syntyy kultaa. Tämä on kuitenkin helpommin sanottu kuin tehty. CERNin hiukkaskiihdyttimessä tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan kultaa törmäyttämällä lyijyn atomeja (atomiluku 82) lähes valonnopeudella. Törmäyksessä irtoaa kolme protonia, jolloin lyijy muuttuu kullaksi. Lyijyä on maankuoressa huomattavasti enemmän kuin kultaa (14 ppm vs. 0,0011 ppm), joten se voisi olla lupaava lähtöaine – jos prosessi ei olisi niin kallis.
Hiukkaskiihdyttimien rooli kullan valmistuksessa
Hiukkaskiihdyttimet, kuten CERNin laitteet, ovat avainasemassa kullan valmistamisessa. Ne kiihdyttävät hiukkasia, kuten protoneja tai elektroneja, lähes valonnopeuteen, luoden törmäyksiä, jotka vapauttavat valtavia määriä energiaa. Tämä energia riittää muuttamaan alkuaineiden ydinten rakennetta. Esimerkiksi lyijyn muuntaminen kullaksi vaatii tarkasti kontrolloituja olosuhteita, joita voidaan saavuttaa vain huipputeknologialla. Valitettavasti tällaisen energian tuottaminen on äärimmäisen kallista, joten kullan valmistaminen laboratoriossa jää toistaiseksi tieteelliseksi kokeiluksi.
Muut tavat valmistaa kultaa
Teoriassa kultaa voisi valmistaa myös muista alkuaineista, jotka ovat kauempana jaksollisessa järjestelmässä, mutta tämä vaatisi vieläkin monimutkaisempia prosesseja. Esimerkiksi neutronipommitus voisi muuttaa alkuaineita kullaksi, mutta se on hidas ja tehoton menetelmä. Toinen haaste on raaka-aineiden saatavuus: platina on lähes yhtä harvinainen kuin kulta, ja elohopean käsittely on haastavaa sen myrkyllisyyden vuoksi. Nykyteknologialla mikään näistä menetelmistä ei ole taloudellisesti järkevä, mutta ne tarjoavat arvokasta tietoa ydinfysiikasta ja alkuaineiden muuntamisesta.
Kullan jakautuminen maailmassa
Maapallon jäljellä olevat kultavarannot sijaitsevat pääosin Australiassa, Venäjällä ja Etelä-Afrikassa. Kiinassa on myös suuria esiintymiä, mutta niiden louhiminen on teknisesti haastavaa, joten maa ostaa usein kultaa Afrikasta. Valitettavasti kullan louhinta ei aina hyödytä paikallisia yhteisöjä, mikä herättää kysymyksiä kullan jakautumisen oikeudenmukaisuudesta. Jos kullan valmistaminen laboratoriossa joskus tulevaisuudessa helpottuisi, se ei välttämättä ratkaisisi näitä ongelmia, sillä kullan arvo perustuu sen harvinaisuuteen ja markkinakysyntään.
Miksi kullan valmistaminen kiehtoo?
Vaikka kullan valmistaminen laboratoriossa on taloudellisesti kannattamatonta, se on tieteellisesti lumoava prosessi. Se osoittaa, miten pitkälle ihmiskunnan teknologia on edennyt ja miten voimme manipuloida aineen rakennetta atomitasolla. Kullan valmistaminen muistuttaa meitä myös universumin alkuperästä ja siitä, miten arvokkaat materiaalit syntyivät tähtien räjähdyksissä. Ehkä jonain päivänä teknologia kehittyy niin, että kultaa voidaan valmistaa edullisemmin, mutta siihen asti meidän on hyödynnettävä maapallon rajallisia varantoja. Seuraavan kerran, kun pidät käsissäsi kultakorua, muista: sen loisto on peräisin avaruuden muinaisista tapahtumista!
