煉金術士的夢想是用普通金屬制造黃金，但這能做到嗎？

解釋如何將一種元素變成另一種元素所需的物理學是眾所周知的，并且幾十年來一直用于加速器和對撞機，它們將亞原子粒子粉碎在一起。

當今最著名的例子是位于日內瓦的 Cern 的大型強子對撞機。但以這種方式制造黃金的成本廣闊，并且產生的數量微乎其微。

例如，Cern 的愛麗絲實驗估計它只生產了29 皮克黃金，同時運營超過四年。按照這個速度，需要數百倍于宇宙壽命才能制造出金衡盎司黃金。

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加州初創公司馬拉松融合提出了一種非常不同的方法：利用中子粒子的放射性核聚變反應堆來改造一種形式的汞變成另一個，稱為 Mercury-197。

然后衰變成穩定的金形式：金 197。這種粒子衰變過程是一個亞原子粒子自發轉變為兩個或多個較輕的粒子。

Marathon Fusion 的團隊估計，一個聚變電源工廠可以生產幾噸一年運行中每吉瓦火電的黃金。

用中子轟擊同位素汞-198會導致放射性同位素汞-197的產生——隨后衰變為金的唯一穩定同位素。

關鍵是要有足夠能量的中子來觸發汞衰變序列。如果這可以發揮作用，那么這是一個有趣的想法。但能否賺取可觀的利潤是另一回事。

為此，需要大中子通量（中子輻射強度的量度）。這可以使用聚變反應堆的標準燃料混合物氘和氚（兩者都是氫的形式）產生，以在聚變反應堆的等離子體中產生能量。

中子很容易穿透物質并從原子核（核心）上散射，并在此過程中減慢速度。將汞 198 轉化為金需要能量超過 600 萬電子伏特的中子。

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為了得出估計，Marathon Fusion 一直在使用聚變反應堆的“數字孿生”——一種模擬聚變反應物理和由此產生的放射性過程的計算機模型。此類工作的一個局限性是數字孿生需要針對真實的商業聚變反應堆進行驗證——但目前還不存在。

在科學家實現商業聚變反應堆之前，還有許多挑戰需要克服。其中包括為其建造創造新材料，以及了解作系統以持續提取電力所需的科學知識，以及開發有助于保持等離子體聚變反應運行的人工智能系統。

即使是一些最先進的聚變實驗，例如英國的 JET（歐洲聯合環面）項目，也只能產生相對的少量能量.

然而，英國的研究人員設計了一種新方法，通過改變廢氣等離子體的控制方式來縮小聚變反應堆的尺寸。這種新型聚變反應堆概念的原型，稱為用于能源生產的球形托科馬克（步驟），目標是到 2040 年準備就緒。

放射性廢物

從紙面上看，可以在聚變反應堆中用汞制造黃金。然而，在商業聚變反應堆實現之前，Marathon Fusion 在其數字孿生研究中使用的假設將尚未得到檢驗。

此外，聚變反應堆生產的任何黃金最初都是放射性的，這意味著它將被歸類為放射性廢物– 因此需要在生產后相當長的一段時間內進行管理。

正如核物理學家和粒子物理學家所熟知的那樣，在創建實驗的數字孿生時，很容易忘記包含重要的物理效應和關鍵細節。

但是，雖然將這些廢物加工成可用的純金將是一個需要解決的進一步挑戰，但它不一定會阻止長期投資者。

目前，這在紙面上仍然是一個有吸引力的提議——但我們距離啟動一種新的加州淘金熱還有一段路要走。

阿德里安·貝文，物理與化學科學學院物理學教授，倫敦瑪麗女王大學

本文轉載自對話根據知識共享許可。閱讀原文.

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