เวลาอ่านหรือได้ยินข่าวในสื่อออนไลน์ว่า นักวิทยาศาสตร์ได้ประสบความสำเร็จในการตัดต่อพันธุกรรมโดยใช้เทคโนโลยี CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) เพื่อมาดัดแปลง DNA ของสิ่งมีชีวิต ด้วยการนำยีนตัวใหม่ใส่ในเซลล์ หรือตัดยีนตัวเก่าที่ทำงานผิดปกติออกไป เพื่อให้ร่างกายมีภูมิคุ้มกันโรคดีขึ้น หรือเพื่อให้คนป่วยสามารถดำรงชีพต่อไปได้อย่างมีคุณภาพ และในบางโอกาสก็อาจจะได้ข่าวนักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างธาตุใหม่ สารประกอบตัวใหม่ หรือสังเคราะห์วัสดุฉลาด (smart materials) ที่สามารถตอบโจทย์ความต้องการของสังคมได้ในหลายมิติ
เราหลายคนคงคิดว่า กิจกรรมดังที่กล่าวมานี้ เป็นความประสงค์ของมนุษย์ที่จะดัดแปลงทุกสิ่งทุกอย่างที่ธรรมชาติให้มาเพื่อทำให้ “ดีขึ้น” และล้วนเป็นเรื่องใหม่ที่มนุษย์ไม่เคยทำมาก่อน
แต่ในความเป็นจริง ความประสงค์และการกระทำเหล่านี้เป็นแนวทางที่มนุษย์ได้ดำเนินการมานานร่วม 5,000 ปีแล้ว ภายใต้ชื่อกิจกรรมว่า “การเล่นแร่แปรธาตุ” ซึ่งเป็นคำที่ตรงกับคำอังกฤษว่า alchemy และ เป็นวิทยาการที่ได้ถือกำเนิดเป็นครั้งแรกที่เมือง Alexandria ในอียิปต์ โดยมีชื่อเรียกว่า khem ซึ่งเป็นคำอียิปต์ที่แปลว่า ดินดำบนฝั่งแม่น้ำไนล์ เพราะชาวอียิปต์เชื่อว่าทองคำเป็นแร่ที่สมบูรณ์แบบ และทรงความเป็นอมตะ คือ ไม่เปลี่ยนแปลง แม้จะอยู่ใต้โลกหรือบนโลกนานเพียงใด จึงเหมือนดวงอาทิตย์ และแร่ทุกชนิดจะกลายเป็นทองคำในที่สุด ถ้าเรามีเวลาคอยการเปลี่ยนแปลงได้นานเพียงพอ แต่การเปลี่ยนแปลงก็อาจจะเกิดได้เร็ว โดยใช้ความรู้ของเทพ Thoth ที่เขียนปรากฏอยู่บนกระดาษ papyrus ของนักบวชอียิปต์
การติดต่อค้าขายและสื่อสารระหว่างพ่อค้าอียิปต์กับพ่อค้าในอาณาจักรกรีก โรมัน และอิสลาม ได้ทำให้ความต้องการจะเปลี่ยนแร่ที่มีราคาต่ำ เป็นทองคำที่มีราคาสูง ได้แพร่กระจายไปทั่วยุโรป จนทำให้เกิดวิทยาการ al-kimya ซึ่งแปลว่า ศิลปะการหล่อโลหะในภาษาอาหรับ และมีชื่อว่า chumeia ในภาษากรีก
เมื่อความนิยมชมชอบที่จะแปลงโลหะต่างๆ ให้เป็นทองคำได้แพร่หลายในหมู่ประชาชนจำนวนมาก แม่ทัพโรมันที่ปกครองอียิปต์และอาหรับจึงต้องออกกฎหมาย ห้ามชาวบ้านไม่ให้เสียเวลา และถลุงทรัพย์สินเพื่อแปลงแร่ทุกชนิดเป็นทองคำ เพราะทำได้ยากมาก และ “ทอง” ที่ทำขึ้นมา ก็มิใช่ทองแท้ แต่เป็นทองทิพย์ที่นำมาใช้เสียภาษีไม่ได้
แต่ยิ่งห้ามก็เหมือนยิ่งยุ เพราะความเชื่อและความศรัทธาในเรื่องการแปลงธาตุ ก็ยังมีอยู่ทั่วทุกหัวระแหง จนถึงยุคของ Jabir ibn Hayyan (721-815) ซึ่งเป็นนักเล่นแร่แปรธาตุผู้ยิ่งใหญ่ชาวเปอร์เซีย ที่ชาวตะวันตกรู้จักนามในภาษาละตินว่า Geber เขาคือคนที่ได้พัฒนาเทคนิคการเล่นแร่แปรธาตุให้มีวิธีการทดลองอย่างเป็นระบบ ด้วยการศึกษาสมบัติของธาตุหลายชนิด และ Geber ได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์กรด nitric (HNO3) กรด hydrochloric (HCI) กรด sulfuric (H2SO4) อีกทั้งยังได้เสนอหลักการที่เป็นพื้นฐานของความรู้ว่า โลหะทุกชนิดเกิดจากการผสมระหว่างกำมะถันกับปรอทในอัตราส่วนต่าง ๆ กัน และถ้าใครมีวัสดุที่มีชื่อเรียกว่า ศิลานักปรัชญา (philosopher’s stone) เขาคนนั้นก็จะสามารถใช้ศิลาเปลี่ยนโลหะธรรมดาที่ไร้ค่า ให้เป็นทองคำที่มีค่ามหาศาลได้ นอกจากนี้ศิลาก็จะทำให้คนที่เป็นเจ้าของ มีชีวิตที่เป็นอมตะด้วย
การเชื่อและการมีศรัทธาในคำสอนของ Geber ได้ทำให้ผู้คนจำนวนมากพยายามแสวงหาศิลานักปรัชญา และคิดหาวิธีกรรมกับพิธีกรรมที่หลากหลาย เพื่อแปลงโลหะทุกชนิดเป็นทองคำ เช่น Lawrence Principe นักเคมี ได้พบสูตรการแปลงเงินเป็นทอง จากตำราโบราณ ว่าถ้านำน้ำมะนาว มาผสมกับกำมะถัน แล้วเติมน้ำปัสสาวะลงไป จากนั้นก็นำสารละลายไปเผา จนได้ของเหลวที่มีสีแดงเหมือนสีเลือด และถ้านำเหรียญเงินจุ่มลงไป เหรียญนั้นก็จะมีสีทองในทันที (แต่เนื้อภายในเหรียญก็ยังเป็นเงินอยู่ดี ดังภาพ)
แม้จะไม่ประสบความสำเร็จในการแปลงตะกั่วเป็นทองคำ แต่ Geber ก็ได้บุกเบิกและพัฒนาเทคนิคการทดลองที่เกี่ยวกับวิธีการแปลงธาตุหลายเรื่อง เช่น ได้ออกแบบวิธีกลั่น วิธีทำให้สารตกผลึก เทคนิคการกรอง และการระเหิด ซึ่งล้วนเป็นเทคนิคพื้นฐานของวิชาเคมีปัจจุบัน Geber จึงได้รับการขนานนามว่า บิดาของเคมีการทดลอง นอกจากนี้ Geber ก็ยังได้เน้นให้นักทดลองทั้งสมัครเล่นและอาชีพทุกคน เห็นความสำคัญของการสังเกตดูเหตุการณ์การเปลี่ยนแปลงทุกขั้นตอนอย่างละเอียด พร้อมการบันทึกสิ่งที่เห็น และให้รู้จักควบคุมตัวแปรต่าง ๆ ที่ใช้ในการทดลอง เพื่อให้นักทดลองคนอื่น ๆ สามารถทำการทดลองซ้ำได้ด้วย
ไม่เพียงแต่คนทั่วไปเท่านั้นที่คลั่งไคล้ในความฝันจะทำให้ตะกั่วกลายเป็นทองคำ แม้แต่ Isaac Newton (1642-1727) ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ก็ยังหมกมุ่น และสนใจเรื่องนี้มากเช่นกัน
ดังบันทึกที่ Newton เขียนด้วยลายมือของตนเอง ซึ่ง John Maynard Keynes (1883-1946) นักเศรษฐศาสตร์ที่มีชื่อเสียงโด่งดังได้ซื้อบันทึกไว้ เมื่อปี 1936 ครั้นเมื่อ Keynes ได้อ่าน เขาก็พบว่า Newton เป็นคนที่สนใจวิทยาการเล่นแร่แปรธาตุมาก แต่ก็ต้องพยายามปกปิดความสนใจนี้ไม่ให้โลกภายนอกล่วงรู้ เพราะคนทั่วไปมักคิดว่า alchemy เป็นวิชาไสยศาสตร์ ที่ Newton ซึ่งเป็นคนที่มีเหตุผลมาก ไม่น่าจะมาหมกมุ่นกับสิ่งที่เหลวไหลเลย
ในเอกสารนั้น Newton ระบุว่า ได้เริ่มสนใจ alchemy เมื่อมีอายุได้ 26 ปี จากการได้ซื้อตำรา “Theatrum Chemicum” (โรงละครแห่งเคมี) จำนวน 6 เล่มมาอ่าน ในราคา 1 ปอนด์ 8 ชิลลิง (ประมาณ 200 ปอนด์ ตามราคาในปี 2025) เมื่อครั้งที่ไปเยือนลอนดอน นอกจากตำรา alchemy แล้ว Newton ยังได้ซื้อสารเคมีมากมาย เช่น กรด nitric (Aqua Fortes), mercuric chloride, ผงเงิน, พลวง, น้ำส้ม, Spirit of Wine (ethanol), ตะกั่วขาว (lead oxide), Allone Nitre (potassium nitrate, KNO3), Salt Tartar (potassium carbonate, K2CO3) และปรอทด้วยห้องสมุดส่วนตัวของ Newton ยังเก็บสะสมตำรา alchemy มากถึง 170 เล่ม และอีก 538 เล่ม เป็นตำราวิทยาศาสตร์
นักประวัติวิทยาศาสตร์บางคนสันนิษฐานว่า Newton อาจจะได้ความคิดเรื่องแรงดึงดูดระหว่างมวล ที่มวลกระทำต่อกัน ทั้ง ๆ ที่ไม่ได้อยู่ติดกัน ว่าเป็นเรื่องลึกลับเหนือจริงของวิชา alchemy
ตลอดเวลา 18 ปี ที่ Newton แอบทดลองเรื่องเล่นแร่แปรธาตุในห้องปฏิบัติการส่วนตัว เขาได้เริ่มทำการทดลองครั้งแรกเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม ปี 1678 จนกระทั่งถึงครั้งสุดท้ายในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 1696 และได้เขียนชื่อธาตุ สารประกอบ และกรดที่ใช้ในการทดลองเป็นรหัส เพื่อไม่ให้บุคคลภายนอกรู้ เช่น ใช้ Sal Ammoniac แทน ammonium chloride; NH4CI และใช้สัญลักษณ์วงกลม ที่มีอักษร S อยู่ภายใน แทนดีบุก (stannum) หรือกำมะถัน (sulfur) ก็ได้ ความกำกวมนี้ทำให้คนอ่านงุนงงและสับสน สาเหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะ Newton คิดว่าความรู้ทุกเรื่องเป็นของมีค่า ที่ใครจะฉกฉวยไปใช้ฟรีๆ ไม่ได้
ในการทดลองในห้องปฏิบัติการนั้น Newton ใช้วิธีเผาแร่และธาตุเป็นส่วนใหญ่ เพื่อให้โลหะและของผสมทั้งหลายหลอมเหลว และในบางครั้งต้องเผาต่อเนื่อง คือให้ไฟในเตาลุกโชนโชติช่วงนานเป็นวัน หรืออาจจะนานเป็นเดือน โดยที่ไฟจะดับไม่ได้ เพราะตะกั่วจะคืนสภาพเดิมในทันทีที่ไฟดับ ดังนั้นจึงต้องจ้างคนเฝ้าดูไฟในเตาในบางเวลา และอุบัติเหตุก็ได้เกิดขึ้นหลายครั้ง เพราะเวลาไฟลุกไหม้รุนแรง ประกายไฟได้ทำให้กระดาษในห้องปฏิบัติการ ถูกไฟเผา
เพราะการทดลองเหล่านี้จำเป็นต้องใช้ปรอทมาก ดังนั้น Newton จึงได้สูดดมไอปรอทในปริมาณมากเข้าร่างกาย โดยผ่านเข้าทางจมูก ทางผิวหนัง และทางปาก และได้ชิมปรอทมากถึง 108 ครั้ง โดยไม่ตระหนักรู้แม้แต่น้อยว่า ตนกำลังจะล้มป่วย ด้วยโรคปรอทเป็นพิษ
ในจดหมายที่ Newton เขียนถึง John Locke (1632-1704) ซึ่งเป็นนักปรัชญาและเพื่อนชาวอังกฤษ Newton ได้บอก Locke ว่า ตนต้องนอนเฝ้าดูปฏิกิริยาเคมีในห้องทดลองบ่อย และนี่อาจจะเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ Newton เมื่อมีอายุมากขึ้น มีอาการผิดปกติทางจิตใจ คือ เป็นโรคซึมเศร้าและเบื่ออาหาร ทั้งนี้เพราะร่างกายกำลังล้มป่วยด้วยโรคปรอทเป็นพิษ จากการที่มีปริมาณปรอทสะสมในร่างกายมากจนเกินไป ตามผิวหนัง เส้นผม และเล็บ ในปี 1690 ผมบนศีรษะของ Newton ได้กลายเป็นหงอกหมด ทั้ง ๆ ที่มีอายุเพียง 47 ปีเท่านั้นเอง
Newton ได้เลิกทำการทดลองเล่นแร่แปรธาตุอย่างสมบูรณ์ เมื่อวันที่ 19 มีนาคม ปี 1695 เพราะในวันนั้น กษัตริย์ William ที่ 3 แห่งอังกฤษ ได้ทรงโปรดเกล้าให้ Newton ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการกองกษาปณ์ ที่ London
Newton จึงนำเอกสารที่เขียนเกี่ยวกับการเล่นแร่แปรธาตุทั้งหมดไปเก็บ แล้วล็อกกุญแจหีบเอกสารไม่ให้ใครอ่าน จนกระทั่งถึงปี 1936 เอกสารจึงถูกนำออกประมูลขายที่ Sotheby และ John Maynard Keynes (1883–1946) ซึ่งเป็นนักเศรษศาสตร์ชื่อดังชาวอังกฤษ ได้ซื้อไปในราคา 5 ปอนด์ ครั้นเมื่อ Keynes ได้อ่านบันทึกของ Newton ก็รู้ว่า Newton สนใจเรื่องการเล่นแร่แปรธาตุมาก เพราะได้เขียนบันทึกอย่างละเอียด เป็นจำนวนคำมากกว่าล้านคำ ซึ่งนับว่ามากยิ่งกว่าการเขียนผลงานทางกลศาสตร์และทางทัศนศาสตร์ของ Newton เองเสียอีก
หลังจากนั้นพัฒนาการของวิทยาการเล่นแร่แปรธาตุก็เริ่มชะลอตัว คือ ช้าลง ๆ และเสื่อมลง ๆ จนในที่สุดก็หมดความหมาย โดยบรรดานักวิทยาศาสตร์หลายคน อาทิเช่น
Robert Boyle (1627—1691) ซึ่งได้ยกเลิกกฎของ Geber ที่แถลงว่า โลหะต้องมีกำมะถันและปรอทเป็นองค์ประกอบ Boyle ยังได้กำหนดวิธีศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสสาร โดยเน้นการทดลองว่าต้องมีคำอธิบายที่เป็นเหตุเป็นผลประกอบ
ต่อจากนั้นก็ถึงยุคของ Antoine Lavoisier (1743-1794) ซึ่งได้ตั้งกฎทรงมวล ตั้งเกณฑ์การเรียกชื่อธาตุ และเป็นคนแรกที่สามารถพิสูจน์ได้ว่า น้ำประกอบด้วยไฮโดรเจนกับออกซิเจน ผลงานเหล่านี้ทำให้ Lavoisier ได้รับการยกย่องว่า เป็นบิดาของวิชาเคมียุคใหม่
ในปี 1803 John Dalton (1766-1844) ได้เสนอทฤษฎีอะตอมที่แถลงว่า สสารทุกชนิดประกอบด้วยอะตอม อันเป็นสิ่งที่แบ่งแยกไม่ได้ และอะตอมของธาตุแต่ละชนิดจะมีโครงสร้าง และสมบัติที่ไม่เหมือนกัน
ถึงปี 1804 Dmitri Mendeleev (1834-1907) ได้เสนอตารางธาตุ โดยนำธาตุทั้ง 63 ธาตุ ที่โลกรู้จัก ณ เวลานั้น มาจัดเรียงในตารางเป็นแถวเป็นแนว ตามคุณสมบัติทางเคมีที่ใกล้เคียงกัน
ในปี 1897 Joseph John Thomson (1856–1940) ได้พบอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบหนึ่งของอะตอมว่า มีมวลน้อยมากกว่าอะตอมของไฮโดรเจนประมาณ 1,800 เท่า
ถึงปี 1898 Marie Curie (1867–1934) และ Pierre Curie (1859-1906) ได้ศึกษาธรรมชาติของปรากฏการณ์กัมมันตรังสี ที่ Henri Becquerel (1852-1908) พบ และได้พบธาตุ polonium กับ radium Marie Curie ยังได้บัญญัติศัพท์คำว่า กัมมันตรังสี (radioactivity) เป็นคนแรกด้วย
ในปี 1899 Ernest Rutherford (1871–1937) ได้พบนิวเคลียส ซึ่งอยู่ที่ใจกลางของอะตอมทุกตัวว่า มีประจุบวก มีมวลมาก และยังได้พบอีกว่า อนุภาค alpha (หรือไอออนของธาตุ helium) ประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนกับนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค ผลงานที่ยิ่งใหญ่ของ Rutherford คือ การเป็นมนุษย์คนแรกของโลกที่ได้แปลงธาตุหนึ่งเป็นอีกธาตุหนึ่งสำเร็จ โดยใช้กระบวนการฟิสิกส์ยิงอนุภาค alpha ให้พุ่งชนนิวเคลียสของไนโตรเจน ทำให้ได้นิวเคลียสของออกซิเจนและไฮโดรเจน ตามสมการ
ผลงานเหล่านี้ได้ชักนำให้นักวิทยาศาสตร์ที่มีความคิดก้าวหน้า คิดจะแปลงธาตุต่างๆ ให้เป็นธาตุอื่นๆ ทั้งที่เป็นธาตุธรรมดาและธาตุกัมมันตรังสี
อาทิเช่น ในปี 1934 Irène Joliot-Curie (1897-1956) กับ Frédéric Joliot-Curie (1900-1958) ได้ใช้อนุภาค alpha ยิงนิวเคลียสของธาตุ boron (ซึ่งอาจจะเรียกไอออนของ boron ก็ได้ เพราะไม่มีอิเล็กตรอน) ทำให้ได้ไอออนของ carbon-13 ดังสมการ
โดยธาตุ neptunium ที่สร้างใหม่นี้ สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาปฏิกริยานิวเคลียร์แบบ fission ได้ นอกจาก neptunium แล้ว ปฏิกิริยานี้ ยังให้อิเล็กตรอนกับ anti-electron neutrino ด้วย
ในประเด็นการสร้างทองคำ ซึ่งเป็นความต้องการดั้งเดิมของนักเล่นแร่แปรธาตุในยุคโบราณ ความประสงค์นี้ก็ยังคงอยู่ คือ มิได้ลดตามกาลเวลาเลย
ในปี 1921 ซึ่งเป็นเวลาหลังจากที่เยอรมนีพ่ายแพ้ในสงครามโลกครั้งที่ 1 ฝ่ายสัมพันธมิตรได้กำหนดให้รัฐบาลเยอรมันต้องชดใช้ค่าเสียหายเป็นเงินมูลค่า 132,000 ล้านมาร์ค (ประมาณ 33 พันล้านดอลลาร์ตามมูลค่าเงิน ณ เวลานั้น หรือประมาณ 100,000 ล้านดอลลาร์อันเป็นมูลค่าในปัจจุบัน) Fritz Haber (1868-1934) นักเคมี ชาวเยอรมัน เจ้าของรางวัลโนเบลปี 1918 ได้คิดจะสกัดทองคำจากน้ำทะเล แต่พบว่าได้ผลไม่ดีเลย เพราะทองคำที่ได้มีมวลน้อยนิด เช่น จากน้ำทะเล 15 ตัน ได้ทองคำเพียง 0.09 มิลลิกรัมเท่านั้นเอง ดังนั้นถ้าจะมีทองคำเท่า 1 เมล็ดข้าวสาร เพื่อแจกคนทุกคนบนโลก การสกัดทองคำจะต้องใช้เวลานานประมาณ 100 ปี
การสร้างทองคำไม่จำเป็นว่าจะต้องกระทำในห้องปฏิบัติการบนโลก เพราะในปี 2017 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทั่วโลกได้ตื่นเต้นกับการเห็นปรากฏการณ์ดาวนิวตรอน 2 ดวงพุ่งชนกัน ทำให้เกิดคลื่นโน้มถ่วง GW170817 (GW จากคำ gravitational wave และ 17/08/17 จากเวลาที่เกิดเหตุการณ์เมื่อวันที่ 17 เดือนสิงหาคม ปี 2017) ณ ตำแหน่งที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 130 ล้านปีแสง ในกาแล็กซี NGC4993 ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์ได้เห็นดาว kilonova เปล่งรังสีแกมมา รังสีเอ็กซ์ รังสี UV และแสงที่ตาเห็นตามมา
เหตุการณ์นี้ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า นี่เป็นอีกวิธีการหนึ่งที่ธรรมชาติสร้างทองคำ อันเป็นธาตุหนักชนิดหนึ่งได้ (ธาตุหนักอื่น ๆ ได้แก่ platinum, uranium, thorium ฯลฯ)
เหตุการณ์นี้จึงเป็นหลักฐานที่สนับสนุนให้นักทดลองใช้เครื่องเร่งอนุภาค FRIB (Facility for Rare Isotope Beams) ที่มีความยาว 500 เมตร ยิงนิวเคลียสของธาตุต่างๆ ตั้งแต่ hydrogen ตลอดไปจนถึง uranium ให้พุ่งชนนิวเคลียสของ graphite เพื่อสร้างและศึกษา isotope ของธาตุใหม่ๆ และเพื่อให้เข้าใจว่า ธาตุหนักต่างๆ ที่มีในเอกภพนั้น เกิดจากการชนกันระหว่างดาวนิวตรอนได้อย่างไร
ที่ห้องปฏิบัติการ CERN ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ของยุโรป ที่ Geneva ในสวิตเซอร์แลนด์ นักทดลองที่นั่นได้ใช้เครื่องเร่งอนุภาค LHC (Large Hadron Collider) ที่ทรงพลังมากที่สุดในโลก ยิงนิวเคลียสของตะกั่ว-208 ที่มีโปรตอน 82 อนุภาค และนิวตรอน 126 อนุภาค ให้พุ่งชนกันด้วยความเร็ว 99.999993% ของความเร็วแสง
ที่ความเร็วสูงมากเช่นนี้ สนามไฟฟ้าของนิวเคลียสแทนที่จะมีลักษณะสมมาตร คือ เป็นทรงกลม กลับมีรูปทรงเป็นแบบ pancake ซึ่งจะปล่อยอนุภาค photon ที่มีพลังงานสูงมากออกมา กระตุ้นอนุภาคโปรตอนที่อยู่ในนิวเคลียสของตะกั่วให้กระเด็นหลุดออกไป
ดังนั้น ถ้าจากโปรตอน 82 อนุภาค ที่มีในนิวเคลียส และมี 3 อนุภาคเท่านั้นที่กระเด็นหลุดออกมา เลขอะตอมของธาตุก็จะลดลงเป็น 79 ซึ่งก็คือ นิวเคลียสของทองคำ ในเวลาเดียวกัน ถ้าอนุภาคนิวตรอนในนิวเคลียสของตะกั่ว-207 สลายสภาพเป็นโปรตอน เลขอะตอม 79 ของทองคำก็อาจจะเกิดขึ้นได้ และเราก็จะได้ทองคำเช่นกัน
เหตุการณ์นี้สามารถตรวจจับได้ โดยใช้อุปกรณ์ ZDC (Zero Degree Calorimeter)
การทดลองในช่วง 3 ปี (2015-2018) ปรากฏว่าได้ทองคำทั้งหมด 29 picogram (1 picogram=10^(-12) gram) จากไอออนจำนวน 89,000 อนุภาค/วินาที และนิวเคลียสทองคำที่ได้นี้ เวลาพุ่งชนผนังของอุปกรณ์ตรวจจับ มันจะสลายตัวภายในเวลา 10^(-6) วินาที
ถึงปี 2024 ในการทดลองยิงไอออนของตะกั่ว-204 ที่ CERN โดยการยิงเฉียด ๆ (ไม่ได้ชนกันตรง ๆ คือเป็นแบบ ultraperipheral) และตรวจจับผลโดยใช้เครื่องตรวจจับ ALICE ไอออนของตะกั่วที่มีพลังงาน 5.36 TeV (1 TeV เท่ากับ 10^12eV) ได้พบนิวเคลียสของทองคำในปริมาณมากขึ้น แต่ก็ยังไม่คุ้มค่า
ตามปกติในเครื่องเร่งอนุภาค LHC นั้น จะมีนิวเคลียสชนกันวินาทีละ 40 ล้านครั้ง โดยในแต่ละครั้งจะมีอนุภาคเกิดใหม่จำนวนนับหมื่น พุ่งกระจัดกระจายออกไปในทุกทิศทาง ให้เครื่องตรวจจับได้รายงานการ “เห็น” ซึ่งเครื่องจะเลือกบันทึกการเห็นเฉพาะเหตุการณ์ที่น่าสนใจเท่านั้น (มิใช่บันทึกทุกสิ่งทุกอย่าง)
จากนั้นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ CERN (AI) ก็จะวิเคราะห์ผลการชน โดยจำลองเหตุการณ์ที่น่าสนใจที่ได้เกิดขึ้นจริงครั้งละเหตุการณ์ ก่อนที่จะเดินหน้าศึกษาเหตุการณ์การชนครั้งต่อๆ ไป
ปัจจุบันนักฟิสิกส์ ที่ CERN ได้ใช้ algorithm แบบ pattern-recognition ในการแสดงเส้นทางการชนและผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นหลังการชน และต้องใช้เวลาวิเคราะห์นานมาก
ในอนาคต CERN จะติดตั้ง Track ML (ML= machine learning) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ supercomputer AI ที่สามารถบันทึกข้อมูลได้ 400 gigabytes (1 gigabyte เท่ากับ 10^9 bytes) ต่อการชนทุกครั้ง
Track ML จึงเป็นเทคโนโลยีที่ซับซ้อนระดับมหากาฬ และเป็นเทคโนโลยี data science ระดับสูงลิบลิ่วที่จะเกิดขึ้นในอนาคต
ลองคิดดูถ้า Gaber กับ Newton ได้หวนกลับมาเห็นโลกของนักฟิสิกส์ในปัจจุบัน ท่านทั้งสองจะรู้สึกอะไร และคิดอะไร
อ่านเพิ่มเติมจาก ... “ALICE detects the transformation of lead into gold at the LHC” จาก Published paper in Physical Review C , 8 May 2025
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิตสำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์
ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ,นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน,ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์
