האלכימיה הייתה אמנות השינוי העתיקה, שבישרה את הופעת הכימיה. בלבה היה החלום להפוך מתכת בסיסית כעופרת למתכת יקרה כמו זהב. בזמנו השינוי נראה אפשרי; שתי המתכות צפופות, וכאשר הן החשופות לחמצון לשתיהן במצבן הטבעי מראה עמום. האלכימיה הייתה מדע בחיתוליו ולא מדע מבוסס, ושאיפותיה חלחלו לתרבות הפופולרית, ולאחרונה הופיעו סדרה של ספרים וסרטי כשפים של הארי פוטר מאת רולינג. האלכימיה מופיעה בתיאורים של ספרים אלה, ושמותיהם של הדמויות רבות מסמלות את השפעתה, המנהל של הוגוורט אלבוס דמבלדור, אשר אמור להיות אלכימאי של בעל שם, שותפו ניקולה פלאמל – אלכימאי מן המאה ה- 14. בספרות, האלכימיה משמשת כמטאפורה לכוח הגאולה הגורם להשתנות וטוהר.
בחיים האמתיים האלכימיה נידונה לכישלון. מהות הכישלון טמונה בגרעין האטומי, זהו מבצר שלא ניתן לשנותו באמצעים כימיים, הפועלים רק על הקליפה החיצונית של האלקטרונים. אלכימאים צריכים רק להתבונן בכוכבים כדי להבין את חכמת ההשתנות. כל כוכב מעורב בשינוי יסודות. הכוכבים הם כדורי גז גדולים המוחזקים יחד על ידי כוח הכבידה, צפיפותם והטמפרטורה שלהם עולים בהתמדה כאשר נעים לעבר המרכז. בחלק הפנימי של השמש, הטמפרטורה עולה מעבר ל- 10 מיליון מעלות, המימן הופך להליום בתהליך, שהוא מיזוג בין גרעינים אטומיים היוצרים יסודות כבדים יותר. לפרוטונים בגרעיני האטומיים יש מטען חשמלי חיובי ולכן הם דוחים זה את זה בדומה למגנטים זעירים. נדרשת טמפרטורה אדירה כדי לאלץ אותם להתמזג.
באדיבות וויקיפדיה
הקרינה הנפלטת מתהליך ההיתוך היא השומרת על כוכב "נפוח". בכל נקודה בכוכב כוח הכובד הפועל פנימה מאוזן על ידי כוח הקרינה הפועל כלפי חוץ. כוכבים אינם מתרחבים ואינם מאבדים שליטה בדומה לפצצות; היתוך שלהם יציב ומדוד. האנרגיה המשתחררת מהתגובות הגרעיניות מגיעה אלינו כאור השמש. הטכנולוגיה הטובה ביותר על כדור הארץ יכולה לשמור תגובת היתוך במשך שבריר שנייה; השמש עושה זאת ללא הפסק וללא מאמץ. מסת מימן שהשמש ממירה בכל שנייה להליום מסה השווה בגודלה למסתן של עשרים ספינות מערכה, והיא תמשיך לעשות זאת עוד חמישה מיליארד שנים.
כוכב טיפוסי כמו השמש מבלה את רוב חייו בהמרת מימן להליום. לאחר שהמימן בליבה מתכלה, הכוכב מאבד את התמיכה שסיפק לחץ הקרינה והליבה מתמוטטת. דחיסה זו נמשכת עד להצתה של דלק גרעיני חדש שיוצר איזון בטמפרטורה חדשה, גבוהה יותר. ההיתוך הוא תהליך לא טבעי. הכוח בגרעין אטום, מתגבר על הדחיה החשמלית שבין הפרוטונים וגורם להם להתמזג. לגרעין הליום יש שני פרוטונים, כך שהמטען החשמלי החיובי שלו גדול מזה של המימן, שבגרעינו רק פרוטון אחד. נדרשת טמפרטורה גבוהה בהרבה, של כ- 100 מיליון מעלות, כדי לגרום להיתוך ההליום.
השלב הבא הוא המפתח לחיים. נדרשים מזל ומיומנות של להטוטן. שני גרעיני הליום מתמזגים כדי ליצור גרעין של בריליום, אבל בריליום אינו יציב והוא מתפרק בשבריר זעיר של שנייה. הדבר דומה לאדם האוחז אבן בניין בידיו אבל היא מתפוררת לאבק עוד לפני שהספיק לחבר אליה אבן נוספת. מדי פעם, כמה אטומי בריליום שורדים ואם מתקיימות רמות האנרגיה מתאימות, גרעין הליום השלישי מצטרף אליהם, וכך נולד גרעין פחמן. זהו היתוך דו-שלבי, שהוא כל כך מסובך כך שהוא מהווה צוואר בקבוק. כתוצאה מכך, קיימים ביקום אטומי פחמן בכמות הקטנה פי 300 מאשר אטומי הליום.
עכשיו משחק יצירת היסודות מתחיל להיות מעניין. כמו וילי וונקה עושה הממתקים הקוסמי, מפעל היסודות הקוסמי ממשיך ליצור יסודות כבדים יותר. הוספת גרעין מימן לפחמן מגדילה את המספר האטומי באחד. הוספת גרעין הליום מגדילה את המספר האטומי בשניים. בכוכבים כמו השמש, התגובות הגרעיניות נעצרות בפחמן מכיוון שאלה כוכבים קטנים שאינם יכולים להתחמם לטמפרטורות גבוהות דיין כך שגרעיני פחמן יותכו. אבל בכוכבים מסיביים יותר, כאשר פרוטון מתווסף לפחמן, הוא הופך לחנקן. כאשר מצטרף אליו פרוטון נוסף נוצר חמצן. התחושה שיצרנית היסודות הקוסמית מתחממת ומגבירה את הקצב. כאשר הליום וחמצן נתיכים נוצר ניאון. כאשר הליום וניאון נתיכים נוצר מגנזיום. לבסוף, בטמפרטורה מדהימה של שלושה מיליארד מעלות, שני גרעינים צורן נתיכים ויוצרים גרעין ניקל. הניקל מתפרק במהירות לברזל – שהוא היסוד היציב ביותר. וכך הגענו אל קו הסיום.
בכוכבים מסיביים, יצירת יסודות כבדים היא קרשנדו. נדרשים עשרה מיליארד שנים כדי להפוך מימן להליום, חצי מיליארד שנים כדי להתיך הליום לפחמן, ורק 600 שנים ליצור ניאון. הסיליקון נתיך לברזל בתוך פחות מיום. תארו לעצמכם את הטירוף בנסיעה ברכבת הרים שקצב הנסיעה הולך ומתגבר תוך תנועה בספירלה ההולכת וקטינה עד שאתה נותר חסר נשימה בסיום המסלול.
יצירת היסודות עד ברזל משחררת אנרגיה גרעינית, עקב יצירת גרעין בעל קשרים פנימיים חזקים. יסודות כבדים יותר אינם יציבים עד כדי כך והם מתפרקים באופן ספונטני בתהליך הנקרא ביקוע. כך שנדרשת השקעת אנרגיה כדי ליצור יסודות כבדים יותר מעבר לברזל. כוכבים בוחרים במשחק הפוקר של הטבע בשלב זה לשבת ולהחזיק את הקלפים צמודים לחזה. כוכבים בעלי מסה נמוכה נותרים בסופו של דבר עם ליבה רותחת של פחמן, וכמות קטנה של חנקן וחמצן. כוכבים בעלי מסה גבוהה יוצרים ליבות ברזל, לא ברזל מוצק של כדור ברזל אלא גז סמיך ומוזר, בטמפרטורה של כמיליארד מעלות.
Author: Chris Impey