中世紀煉金術士所做的很多事情都沒有涉及到真正的科學問題

　　於(yu) 是，他們(men) 設想了一種“賢者之石”，在西方煉金術中又被稱為(wei) “萬(wan) 能藥”，能賦予食用者永生不老和治愈所有疾病的能力，並帶來數不清的財富。“萬(wan) 能藥”最令人興(xing) 奮的特性之一是，它可以將包括鉛在內(nei) 的任何賤金屬，轉化為(wei) 閃閃發光的黃金。這種將一種元素轉化為(wei) 另一種元素的過程被稱為(wei) “嬗變”。

　　不過，“萬(wan) 能藥”隻是傳(chuan) 說中的東(dong) 西，曆史上的煉金術士都從(cong) 來沒有把鉛變成金子。他們(men) 注定要失敗，因為(wei) 任何常規的化學反應都無法把鉛變成金。那麽(me) ，在現代世界，科學家們(men) 能否憑借不斷發展的化學星空体育官网入口网站和先進工具，完成這一化學壯舉(ju) ？

　　其實通過某種方法把鉛這樣的賤金屬轉變為(wei) 黃金是可能的，但從(cong) 中能得到多少黃金卻是一個(ge) 問題。

　　什麽(me) 是元素？

　　讓我們(men) 從(cong) 最基本的元素概念說起。將鉛轉化為(wei) 金意味著將一種元素轉變為(wei) 另一種元素。每一種元素都是由組成原子核的質子數（稱為(wei) 原子序數）和中子數（質子質量+中子質量=質量數）來定義(yi) 的；對元素的定義(yi) 而言，電子的數量並不那麽(me) 重要。

　　鉛的原子序數是82，即原子核中有82個(ge) 質子，而金的原子序數是79。要把一種元素變成另一種元素，就必須改變原子核中的質子數。

　　在保持質子數不變的同時，如果改變原子核中的中子數，就會(hui) 產(chan) 生相同元素的不同“味”，即同位素。鉛有4種自然的穩定同位素，以及多種在實驗室中產(chan) 生的其他同位素。在所有穩定元素中，鉛具有最高的原子序數，其3個(ge) 同位素是較重元素的主要核衰變鏈的終點——所有原子序數高於(yu) 鉛（82）的元素都具有放射性。

　　元素的轉變

每一種元素都是由組成原子核的質子數（稱為(wei) 原子序數）和中子數（質子質量+中子質量=質量數）來定義(yi) 的

　　作為(wei) 亞(ya) 原子粒子，質子和中子被保持原子核穩定的強大核力束縛著，克服這些力需要巨大的能量。從(cong) 原子核中移除一個(ge) 質子或中子就像在靈魂不純潔的情況下嚐試舉(ju) 起雷神之錘，向原子中添加一個(ge) 亞(ya) 原子粒子則像試圖迫使同一極的磁鐵接觸。而且，增加或減少亞(ya) 原子粒子的過程都會(hui) 釋放出過量的能量。

　　如果我們(men) 確實成功地改變了原子核的組成呢？答案是，這會(hui) 擾亂(luan) 元素內(nei) 部力量的平衡，從(cong) 而給元素帶來“身份危機”。該元素會(hui) 開始釋放亞(ya) 原子粒子，以達到更穩定的狀態，這與(yu) 放射性衰變的過程類似。

　　通過輻射來嬗變

　　具有較大原子核的原子無法很好地控製自身大小，這使得它們(men) 很不穩定，會(hui) 通過釋放質子和中子（α衰變）、電子（β衰變）和電磁輻射（γ衰變，即釋放伽馬射線）來減輕額外的重量。

　　元素周期表中在鉍（原子序數83）之後的大多數元素都是放射性元素。不過，放射性衰變並不是生產(chan) 黃金的好方法。首先，放射性元素需要數月（有的需要數年甚至數千年）才能衰變為(wei) 更普通的元素，如鐳-226的半衰期為(wei) 1600年。其次，放射性衰變釋放的輻射會(hui) 導致癌症和甲狀腺問題等疾病。

　　第三，鈾、釷和鐳在衰變結束後最終都變成了鉛。鉛是穩定元素，不會(hui) 進一步衰變。這一點很可惜，因為(wei) 金隻比鉛少3個(ge) 質子。

　　亞(ya) 原子粒子轟擊

用人工方法轉變而來的黃金往往具有放射性

　　排除了放射性衰變，還有什麽(me) 方法可以把鉛變成金？科學家已經有了好幾個(ge) 選擇。

　　事實上，用鉛來製造黃金並不是一個(ge) 好策略，因為(wei) 鉛比金多3個(ge) 質子。更好的選擇是使用汞（比金多1個(ge) 質子）或鉑（比金少1個(ge) 質子）

　　將賤金屬轉化為(wei) 黃金的最早實驗始於(yu) 1924年。日本研究者（Nagoaka）和德國研究者（Miethe和Stammreich）各自獨立進行了實驗，將汞置於(yu) 高電流中，使其轉變為(wei) 黃金。然而，後來進行此類實驗的研究人員得到了負麵的結果，使這些發現陷入爭(zheng) 議。因此，用電來點汞成金可能並不現實。

　　另一種選擇是用質子和中子等亞(ya) 原子粒子轟擊汞或鉑。1941年，研究人員用快中子轟擊汞，使這種金屬轉變為(wei) 金和鉑。1936年，研究人員用氘核（具有一個(ge) 質子和一個(ge) 中子的原子核）轟擊鉑，使其產(chan) 生放射性鉑同位素並衰變為(wei) 金。

　　如果你有大量可用的鉛，那或許也能用質子轟擊的方法獲得黃金。在1996年的一項實驗中，研究人員用600MeV的質子轟擊鉛之後獲得了金。

　　你能獲取多少金子？

　　如果你開始幻想通過這種方法來製造黃金致富，那還是早點放棄吧。首先，通過質子轟擊方法得到的黃金大部分都具有放射性，意味著它可能會(hui) 衰變。不幸的是，目前還沒有任何化學方法能將放射性金轉化為(wei) 普通金。

　　其次，所有這些實驗所獲得的金質量都少於(yu) 1毫克，價(jia) 值幾乎可以忽略不計。一份實驗記錄中寫(xie) 道，Miethe和Stammreich獲得的黃金隻值1美元，卻花費了他們(men) 6萬(wan) 美元！因此，即便你從(cong) 這些實驗中得到了一些有價(jia) 值的金子，你也已經債(zhai) 台高築了。

　　對進行這些實驗的研究人員來說，他們(men) 更感興(xing) 趣的是原子及其亞(ya) 原子粒子的行為(wei) ，而不是獲取黃金致富。事實上，他們(men) 更有可能通過這些實驗發現一些真正有用的東(dong) 西，比如某種極為(wei) 豐(feng) 富且可持續的能源。

　　科學家已經利用嬗變技術創造了一些新元素。鉕、锝等元素以及鑭係和錒係中的許多元素都是人造的。2020年，有研究稱通過用鉍原子轟擊鋅原子的方法，創造出了一種原子序數為(wei) 113的新元素。一名參與(yu) 該項目的研究人員表示，在進行了40多億(yi) 次轟擊之後，他們(men) 才三次製造出了這種元素。


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