本文转自：科普中国
前几天发表了一篇题为《人为改变原子核里的质子数，就可以制造出新物质，现在能做到吗？》的文章，一些朋友在评论区留言，意思是说：人类如果能够制造新物质，只要制造黄金就够了；人造元素是做加法的方法得到的，做减法也能制造物质吗？
先简单说下做减法制造元素的问题。迄今为止，获得新26种新元素都是做加法得到的，还没有一个是做减法得到。这是因为除了早期人造得到43号锝（T）和61号钷（Pm），后来得到的新元素都排在所有天然元素之后，也就是都比已发现的元素重，当然只能通过做加法得到。
但现有元素通过做减法，得到另一种现有元素，这种例子太多了，比如核裂变，就是通过做减法由一个重元素变成几个相对轻的元素的。如铀被1个中子轰击后，就分裂成氪89和钡，另外多出3个中子，继续轰击其他的铀核，从而形成链式反应。
而日本科学家用X射线照射汞，会让80号元素汞失去一个质子，成为79号元素金，这也是通过做减法得到的。我们今天就不多扯这个话题了，只说说如何用已有元素变戏法一样地造出黄金来。
天然黄金的来源地球黄金储量主要是形成初期通过吸附融合和陨石轰击得到的，由于黄金密度大比重重，在地球是一个熔融熔岩大球时代，绝大多数都沉到了地核里，后来凝固后，经过火山喷发，才有部分流入地壳地表。
地球条件无法生成黄金，可开采储量又少，且用途广泛深受民众喜爱，黄金的价值自然就一直居高不下，由此，自古以来，就有许多人梦想点石成金，通过人工可以制造出黄金。其中曾经风靡世界各地的炼金术，就是人类这种奢望的几种表现，就连伟大的科学先驱艾萨克·牛顿也醉心其中，晚年痴迷于炼金术。
早年的炼金术士们总想通过一些元素配比得到黄金，殊不知靠化学变化是不可能转化出黄金的，元素要发生转化，需要极端条件，让原子核发生物理变化，才能实现。而这个条件在宇宙中需要极高温度和压力，恒星核心核聚变和超新星大爆发，或者大质量致密天体（如黑洞或中子星）碰撞，才能够得到。
因此，古今中外炼金术都以失败告终。但无心插柳柳成荫，炼金术没有炼出黄金，却最终推动了现代化学的诞生。化学和原子物理的发展，让人类知道了元素的奥秘，也知道元素的不同，是由于原子核中质子数量不同决定的，只要减少或者增加某种元素核子中的质子数量，就能够得到另一种不同物质。
于是人们通过做加法，得到了26种自然界缺失的新元素，让元素周期表里的元素总量达到个。从此，人们通过现代技术，让某些元素转化为另外的元素，已经是完全可以做到了，而将其他元素转换为黄金，也早就不是什么秘密了。
从其他元素获得黄金的几种方法金元素在元素周期表中排在第79位，也就是说核子中有79个质子。理论上，只要将低于金序号的元素增加核内质子达到79个，这个元素就可以变成金；同理，只要将高于金序号的元素，减少核内质子数，使之等于79个，就也会变成金。
不管是做加法还是做减法，专业的说法就是聚变融合或裂变，都要通过强子对撞机来实现，也就是将两束原子或离子以相反方向加速到接近光速，然后让它们对撞，撞击形成的巨大压力和温度导致核聚变或裂变，从而得到所需元素。
上世纪80年代，研究人员采用美国劳伦斯伯克利国家实验室的加速器，将α粒子，也就是氦原子核加速到接近光速，然后轰击铋原子，从而获得了金原子。这是因为铋原子核有83个质子，α粒子有2个质子2个中子，通过轰击将铋原子核内的4个质子撞出，铋原子就转化为金原子了。
这种制造元素的方法十分昂贵，而得到的元素只是原子级的。因为要建造一台大型对撞机，投入都是以百亿甚至千亿人民币计算，且维护和运营费用每年也是上百亿，启动一次对撞机的能量成倍也非常高。
因此这种制造出来的金元素成本高得离谱，这个离谱到底离成什么样子，我无法提供数据，但可以采用最简单办法估算一下：如果制造1个金原子需要1元人民币，1克黄金成本需要多少呢？
金原子的质量约为3.27*10^-22g/1个，1克黄金的金原子约有3*10^21个，制造费用也就是约需3*10^21元人民币，就是约30万亿亿元人民币。这个成本实在太夸张太离谱，或许事实并不一定如此，但我要说的是，大型强子对撞机只是研究原子等微观粒子特性的，永远也撞不出一克黄金，如一定要撞出来，天价都无法衡量。
科学家们研究对撞了几十年，得到的反物质只有十几纳克，能量全部释放也还不够烧一杯开水，这就是个典型的例子。
其他元素变黄金的方法还有衰变。理论上，汞和铂的同位素可以通过β衰变得到黄金。所谓β衰变是原子核自发地放射出一个电子或俘获一个电子的转变，我们知道核外电子是与核内质子数相等的，少了或多了电子就等于少了或多了质子。
但这种衰变得到的黄金也是得不偿失，因为汞和铂变黄金的同位素叫汞和铂，都属于放射性元素，在自然界很难存在，因此本身就比黄金还贵，衰变成黄金还更不值钱了。
目前，人类折腾了许多年，最便宜的人造黄金是日本科学家通过γ射线照射普通汞得到的。普通汞就是汞（核中包含80个质子个中子），俗称水银。水银相对较便宜，每公斤99%以上高纯度汞约元人民币，而黄金价格现在每公斤则高达40万元。这下人造黄金总很划算了吧？
且慢，我们来看下日本科学家是如何用汞制造出黄金的，才能知道划算不划算。
日本试验汞变黄金的过程和成本用汞制造出黄金是日本科学家松本高明等人做的一个试验，方法是将γ射线对着汞照射，一直照射了70天。这是一块厚约12厘米多，半径50厘米，重公斤的水银，用γ射线照射70天后，再经过6天的自然冷却，奇迹出现了~得到了一堆黄金！
经过称量，这堆黄金有克。如果按照每克元的价格，这堆黄金价值29.76万元。而公斤水银价值多少呢？每公斤元，价值.2万元。这样看来还是得不偿失了。但据一些消息透露，水银的转化率约为2:1，也就是2公斤水银可以转化出1公斤黄金，这就值了。
2公斤水银只需要元，而1公斤黄金价值80万元，这虽然没有达到一本万利，也不得了了，是一本倍的利啊，这不一下子就大发了？
且慢，还有消息没有说完呢：据报道，整个试验一共花费成本约1.5亿日元。现在日元对人民币汇率约为1：0.，1.5亿日元就是.75万元人民币了，这样每克人造黄金的成本就约为元人民币了，是现在市场价约28倍！因此依然还是得不偿失。
那么这个成本是如何来的呢？当然就是γ射线的产生费用和设备人工费用了。
γ射线又称γ粒子流，是最高强度的电磁波，是放射性原子核在发生α衰变和β衰变过程辐射出来的光子，波长小于0.01埃，频率高于1.5亿亿赫兹。电磁波波长越短频率越高能量就越大，因此γ射线比X射线波长更短能量更大，具有极强的穿透能力。
汞核有80个质子，采用伽马射线照射汞，会让汞的核子丢失一个质子，这样80号元素汞就变成了79号元素，而79号元素就是金。γ射线穿透力很强，持续的照射，就让更多更深的汞变成了黄金。
γ射线一般只在恒星核心核聚变中产生，在超新星大爆发和大质量致密天体（中子星或黑洞等）碰撞时也会产生，甚至发生伽马射线暴。人工制造γ射线需要很大能量，且工艺复杂，成本很高，广泛用于工业探伤和医疗，一般使用的都是瞬间脉冲方式，只需一千万亿分之一秒。而日本科学家用汞制造黄金，采用γ射线不间断持续持续照射70天，成本当然就非常高了。
由此看来，人工制造黄金不管采用哪种方式，目前都还是得不偿失的。未来会不会有更便宜的方法呢？我也不知道，等着瞧吧。欢迎讨论，感谢阅读。
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