實驗室煉金術:耗能驚人的人造黃金製造原理
太空
07-30
地球上絕大多數的黃金其實來自外太空。當巨大恆星發生超新星爆炸,或是中子星相互碰撞時,會釋放出驚人的能量,將較輕的元素融合成黃金等重金屬。這些原子級的黃金散佈在宇宙中,最終被形成中的地球捕獲,後來才浮現到地表。
現代科技奇蹟讓我們能在實驗室重現類似效果,科學家確實可以從其他元素製造出黃金。但問題在於,這個過程需要消耗極其龐大的能量,效率低到幾乎沒有商業價值可言。
每個金原子核心含有79個質子(因此原子序為79)。理論上,移除一個質子就能得到鉑(原子序78),增加一個則會變成汞(原子序80)。但現實中這談何容易?黃金化學性質極不活潑,其高度穩定的原子結構能抵抗大多數外力影響。
科學家發現,核反應可能是改變金原子的突破口。1941年的實驗證明,用特定方式以中子轟擊汞原子,能使汞失去一個質子轉化成金——雖然是放射性同位素,但確實是黃金。類似原理也適用於鉑原子,透過核反應獲得一個質子後就能變身為放射性金。
另一種更炫技的方法是在粒子加速器中操弄原子。歐洲核子研究組織的大型強子對撞機就曾透過鉛原子核(原子序82)對撞產生黃金。這種超高能碰撞會形成夸克-膠子電漿(宇宙大爆炸後百萬分之一秒記憶體在的物質狀態),劇烈的電磁波漣漪能剝離三個質子,使鉛轉化為金。
1980年代,諾貝爾化學獎得主格倫·西博格在勞倫斯伯克利實驗室進行著名實驗,用粒子加速器以碳核轟擊鉍原子(原子序83),成功製造出黃金。他對此幽默表示:「用這種方法生產黃金,每盎司成本超過一千兆美元。」
無論哪種方法,要製造極微量的人造黃金,都需投入數百萬美元的裝置與能源。與其指望實驗室煉金致富,不如繼續開採現有金礦來得實際。