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物理学家成功将铅变成黄金,三年产出345亿分之1克

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-22 11:43

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时,一个铅离子周围的强电磁场会产生高能光子脉冲,进而激发另一个铅原子核,并使其发生电磁离解 EMD )。简单来说,就是铅核会弹出原子核里少量的中子和质子。铅核含有 82 个质子,只要它弹出 3 个质子,就变成了含有 79 个质子金核。


电磁离解示意图。大型强子对撞机中的两束 铅离子束彼此近距离掠过而不发生碰撞,产生的光子与原子核相互作用可以激发其内部结构的振荡,并导致少量中子(两个)和质子(三个)被弹出,留下金原子核。图片来源: CERN


研究人员分析后发现,目前铅 - 铅碰撞每秒最多可以产生约 89 000 个金核。但这些金核大多不稳定,在它们撞击实验设备或自行裂变成单个质子、中子和其他粒子之前,往往只能存在 1 微秒。但不管怎么说,大型强子对撞机确实是在批量产生金元素。总的来说,在大型强子对撞机 2015-2018 年的第二轮运行中,总共产生了约 860 亿个金核。你听数字好像很多,但算起来 质量仅为 29 皮克( 2.9×10 ¹¹ 克),也就是 345 亿分之 1 克。按照现在七八百的金价计算,大约相当于人民币五千万分之一元


大型强子对撞机在运行过程中,会不断改进设备性能来提升自身的亮度——这是对撞机的一项关键指标,指的是粒子束的流量大小。考虑到这一点,大型强子对撞机第三轮运行产生的金可能是第二轮的 2 倍。但即使这么算,大型强子对撞机也还是亏大了。事实上,你手里握的黄金都比大型强子对撞机产生的还要多——因为 智能手机里就含有一些黄金 。在我国, 一吨废旧智能手机金的含量可达280克 。按比例来算,一部 200 克的智能手机大约就含有 0.056 克黄金,恐怕大型强子对撞机运行几个世纪也产生不了这么多黄金。


不过好在,科学家建造对撞机并不是为了点铅成金,也并不担心亏本。他们是为了提升电磁离解的理论模型,这些模型有助于理解和预测束流损失,进一步提升对撞机的性能。








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