那如果我们能够将其他金属原子的质子拿出一个或者几个,是不是就可以将其转化成金?
通过查看元素周期表可以发现,金是第79号原子,而汞是80号原子,也就是说,如果用一个特制的"镊子"将汞原子中的一个质子取出,那就可以成功地"点石成金"啦!
但是,原子核是由质子和中子组成,它们通过强相互作用力结合在一起,如果要分离出一个质子需要多高的能量呢?我们简单地估算一下。
要实现"点石成金",需要两部分能量,分别是质子分离能和库伦势垒,质子分离能是由原核的结合能(A, Z)减去分离质子后新核的结合能(A-1, Z-1)。
而结合能可以通过液滴模型进行计算:
其中,是体积能系数,是表面能系数,是库伦能系数,是对称能系数,是修正项。
再加上库伦势能,最后通过估算,对于汞这种重核元素来说,分离出一个质子的能量在MeV量级,这在微观层面是一个极高的能量!
那我们要如何能够找到这样一个能量极高的"镊子"呢?答案就是高能粒子!根据相对论的质能方程,粒子的能量E满足:
其中为粒子的静止质量,c为光速,为粒子的速度。通过高能粒子加速器将粒子加速接近光速,高能粒子将具有极大的能量,其能量足以实现原子核的撬动!
早在1980年的时候,美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员,就利用高能粒子加速器,将氦原子加速到接近光速的速度,用其轰击Bi(质子数为83)的原子核。在这种高能粒子的轰击下,有部分Bi便因为失去质子,而变成了质子数为79的金元素。
实验结束后人们却发现,在这一过程中,装置耗费了极大的电能,而最后生产出的金却简直少得可怜。经过计算要生成一盎司金就得耗费接近一亿美元,而一盎司金市场只能卖到两千多美元,可以说是一夜暴负了!
虽然按照现在的科技成功制备出了人造黄金,但是离黄金自由和一夜暴富的目标还有很长的路需要走。