格伦·西奥多·西博格曾经在劳伦斯伯克利国家实验室里,通过粒子加速器用碳原子核轰击铋,成功把一部分铋原子转变成了金。这次实验证明了理论上的可行性,但那绝对不是什么能快速致富的捷径。据美联社报道,他当时评价说:“如果按这种方法来算,生产一克黄金的造价要超过35万亿美元。” 1941年就有一项实验证明,只要以正确的方式用中子轰击汞,就能弹出一个质子并产生金。尽管产生的只是放射性金的同位素,但那确实是金子。同样,通过给铂原子增加一个质子的核反应,也能得到放射性金。 地球上大部分的黄金都源自外太空。当大质量恒星在超新星爆发中毁灭,或者与中子星发生碰撞时,它们释放出的巨大能量会把轻元素融合成金、铅、汞这些重金属。这些原子散落在宇宙各处,后来被困在形成初期的地球里,并最终出现在地表闪耀。 现代科技的魔法让我们现在可以在实验室模拟这种过程,让科学家实现点石成金。然而这需要耗费巨大的能量,导致这种尝试极度低效。用能量高昂的方法制造出几美元的合成金,实际成本却需要几百万美元的设备和能量投入。在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中,物理学家让铅原子核相互碰撞创造出了金。这种极高能量的碰撞会产生夸克-胶子等离子体,剥离掉三个质子从而生成金。 核反应和粒子碰撞都对能量的需求极高。像这样产生“转瞬即逝”的微量黄金,对于产业来说基本上毫无意义。每个金原子中心都有一个含有79个质子的原子核。理论上你可以去掉一个质子变成铂(原子序数78),或者增加一个质子变成汞(原子序数80)。 但是要在实验室里制造黄金可行吗?当然可以。你只需要准备好核反应堆、粒子加速器,甚至可以引发一场超新星爆发。但是每克成本高达35万亿美元…… 很多人都梦想一睹化学元素的真容。历史上的科学家们经过几百年努力,把构成万物的基本单位都找了出来排列成元素周期表。这本书里作者展示了几百件精致的化学元素样品照片,从一碰水就剧烈反应的铯到性质稳定的黄金。这些样品的拍摄和文字讲解能让你在了解它们的外表时,也深入理解这些有趣样品是如何制成的。 为什么不在实验室“炼金”?因为成本实在太高了。黄金在化学性质上几乎是惰性的,它稳定的原子结构很难改变。寻找其弱点的方法之一是核反应——通过增加或减少质子来改变原子核。 像西博格这样的实验其实并不罕见。在氯气中通过化学传输反应形成的合成金晶体也很常见。Bismuth、Lead、Mercury、Platinum、Gold这些元素的排列方式决定了它们的性质差异很大。Wikipedia上也有很多相关的介绍内容供大家参考学习。 原子核内有79个质子的元素是金。铂在化学上有相似之处但又不完全一样。格伦·西奥多·西博格曾因这项研究获得诺贝尔奖。他在20世纪80年代著名的系列实验中成功把Bismuth变成了Gold。 欧洲核子研究中心(CERN)在大型强子对撞机中的实验也证实了这一点。在这种环境下Lead原子核相互碰撞后剥离掉三个质子就变成了Gold。这种过程对能量的要求非常高且只产生微量黄金。 Alchemist-hp提供了很多合成金晶体的图片资料。铂的原子序数是78而Gold是79两者之间差一个质子就可以互相转化。1941年那次用中子轰击汞生成放射性Gold的实验更是证明了理论上是可行的。 CERN大型强子对撞机里通过Lead碰撞产生Gold的例子展示了高能物理的威力。Platinum、Gold和Mercury这三种金属在核反应中可以互相转换但都需要极高的能量支持。 对于一些方法来说成本甚至更高。西博格评价制造一克Gold要超过35万亿美元的代价是巨大的。Seaborg、Alchemist-hp、CERN、Glenn这些名字都和这场关于点石成金的梦想息息相关。 虽然合成的Golden只在实验室里短暂存在但它们证明了自然界的规律是可以被模拟的。Lead变成Golden需要极大的能量投入而最终的产量却微乎其微。 在粒子加速器中干预原子也能创造出Golden这种昂贵的金属。Gold的高原子序数意味着它在元素周期表上的位置非常特殊但它却无法抵挡化学惰性这种特性的束缚。