Peut-on transmuter la matière et fabriquer de l'or ?

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Transmutation naturelle

La transmutation naturelle n'est provoquée par aucun événement externe. L'atome se désintègre en un autre suivant la durée de sa demi-vie.

La radioactivité est une transmutation spontanée (naturelle) d'un atome en un autre atome avec émission de rayonnement. Les rayonnements ainsi émis sont appelés, selon le cas, des rayons α, des rayons β ou des rayons γ.

La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le radium, est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables, dits radioisotopes, se transforment spontanément (« désintégration »), en dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements divers, en des noyaux atomiques plus stables ayant perdu une partie de leur masse.

Grande première

Jusqu'à la fin du XIXe siècle, on a donc cru que la transmutation était une pure utopie. Mais la découverte de la radio-activité montra que des atomes, dits radio-actifs, pouvaient se désintégrer spontanément et se transformer en d'autres atomes, en émettant un rayonnement (des rayons alpha, bêta ou gamma).

Les atomes pouvaient donc changer de nature. En 1919, Rutherford réussit la première transmutation artificielle de l'histoire : en bombardant de l'azote avec des rayons alpha, il a réussi a obtenir de l'oxygène.

Ainsi, en projetant des noyaux d’Hélium (particules ALPHA) sur des atomes d’azote. La capture d’un des deux protons du noyau d’Hélium et de ses deux neutrons transmute le noyau d’Azote (7 protons) en Oxygène (8 protons).

Pierre philosophale

La transmutation maîtrisée de la matière a hanté les cornues des alchimistes pendant des siècles. Le « grand œuvre » des Hermès Trismégiste, Paracelse et autres Nicolas Flamel était de créer la « pierre philosophale », capable de réaliser de nombreuses prouesses.

Pour Louis Figuier, les alchimistes attribuaient à la pierre philosophale trois propriétés essentielles :

• changer les métaux vils en métaux précieux, comme l'argent (argyropée) ou l'or (chrysopée) ;
• guérir les maladies ;
• prolonger la vie humaine au-delà de ses bornes naturelles (en la liquéfiant, d'obtenir l'« élixir de longue vie »).

Mais d'autres prouesses lui sont également accordées comme obtenir quelques pouvoirs merveilleux et surhumains, comme devenir invisible...

Transmutation artificielle

Une réaction chimique ne fait que séparer et combiner des éléments qui existent déjà en d’autres molécules ou atomes. Il n’y a pas de modification du nombre d’atomes mais uniquement recombinaison.

Par contre, la transmutation artificielle modifie réellement la structure interne du noyau des atomes :

• Soit au niveau du nombre de neutrons : Un isotope stable peut ainsi capturer un ou plusieurs neutrons successivement et devenir un isotope instable du même élément. Il suivra alors le processus de désintégration en fonction de la demi-vie de cet isotope
• Soit au niveau du nombre de protons : L’élément capture tout ou partie d’un autre noyau plus léger que lui et modifie à la fois le nombre de neutrons et de protons. Sa position dans le classement périodique des éléments change de plusieurs cases en une seule fois.

3 méthodes pour transmuter

La transmutation (ou mue atomique) est la transformation d'un élément chimique en un autre par une modification du noyau atomique de l'élément. Elle est aussi appelée transmutation nucléaire.

Il y a trois principales manières de changer le nombre de protons et de neutrons d’un noyau atomique :

. la fusion,

. la décroissance radioactive,

. et le bombardement par des neutrons.

Patience

La transmutation et un zeste de patience...

Commencez avec de l’Uranium 235, attendez quelques milliards d’années, et vous obtiendrez du plomb.

Malheureusement, le matériau de départ doit être radioactif. Les atomes radioactifs « décroissent » jusqu’à ce que le nombre de leurs protons et de leurs neutrons s’équilibrent selon une certaine loi, et pour les éléments lourds l’équilibre parfait est presque atteint avec le plomb ou le thallium.

Fusion

La transmutation par fusion....

En pratique, la fusion pose des problèmes. A ce jour, nous avons réussi à fusionner du deutérium (isotope de l’hydrogène) en hélium, ce qui est la fusion la plus facile. Et encore nous y arrivons de justesse, au milieu de très grosses bombes.

Pour produire de l’or par fusion comme la nature l'a justement fait, il nous faudrait une supernova, ce qui n’est pas dans nos moyens.

Bombardement

La transmutation par bombardement neutronique...

L’idée est que les neutrons étant électriquement neutres , ils peuvent rejoindre le noyau atomique sans être repoussés par le noyau, chargé positivement.

On utilise déjà le bombardement neutronique pour produire du plutonium à partir d’uranium. Bombarder un échantillon avec des neutrons rend ses atomes presque toujours plus radioactifs, ce qui les fait parfois muer en éléments supérieurs par désintégration β-.

La technique est donc du type « bombarder et attendre ». Règle du jeu : tout ce qu’on peut faire c’est décaler une petite fraction d’un isotope d’une case vers la droite (tableau de Mendeleïev) en lui ajoutant des neutrons, et attendre les désintégrations naturelles…