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地球上的黄金是哪来的?我们能用物理学手段人工制造黄金吗?

在地球上,估计没有人不会喜欢黄金,这种金属拥有漂亮的光泽,还具备了优越的物理和化学性质,比如说极佳的延展性和可锻性,极强的抗腐蚀性和抗氧化性,良好的导电性能等等,更重要的是,人类在地球表面能够找到的黄金极为有限,这无限使得黄金更加珍贵。

地球上的黄金是哪来的?

要回答这个问题,我们需要从宇宙中的恒星演化讲起。恒星依靠其内部的核聚变反应提供的能量来发光发热,简单来讲就是,在恒星的内部,较轻的元素不断地聚变成较重的元素,进而持续向外释放出能量。

驱动恒星核聚变的力量,其实来自恒星自身的重力,一颗恒星的质量越大,其自身的重力就越大,就可以生成更重的元素,但恒星的核聚变并不能生成宇宙中所有的元素,即使是质量巨大的恒星,也只可能聚变到铁元素,为什么呢?这是因为铁元素以及比铁元素更重的元素就算会发生核聚变,也不会释放出能量,反而会吸收能量。

所以当宇宙中的那些大质量恒星内部的核聚变进行到铁元素这一步的时候,恒星就会因为其内部骤然失去能量而急剧坍缩,进而发生威力巨大的爆炸,这也被称为“超新星爆发”。

当大质量恒星发生“超新星爆发”时,会在极短的时间内释放出巨大的能量,并营造出中子异常丰富的环境,在这种条件下,较轻的原子核会大量的捕获中子并迅速变重,而这种状态的原子核是不稳定的,它们很快就会发生衰变,进而形成大量的比铁更重的元素,其中就包括了黄金。

在“超新星爆发”之后,恒星留下的残骸会根据其自身的质量形成不同的天体,如果质量特别大,就会形成黑洞,而质量相对较小的话,就会形成中子星。随着时间的流逝,宇宙中的那些中子星有可能相互接近,进而发生碰撞,而当中子星碰撞的时候,又会形成中子密度极大、能量极高的环境,于是又会生成大量的重元素,其中当然也含有相当数量的黄金。

实际上,地球上的黄金就是来自于此,它们是来自远古恒星的星尘,在宇宙空间中经过亿万年的时间漂泊,它们辗转来到了地球。

我们能用物理学手段人工制造黄金吗?

尽管以我们现有的科技,根本无法复现“超新星爆发”、中子星碰撞这样的高能环境,但这并不代表我们不能用物理学手段人工制造黄金。

相信大家都知道,一个原子属于哪种元素,其实是由其原子核内部的质子数量决定的,比如说原子核内部有一个质子,它就是1号元素氢,有两个质子,它就是2号元素氦。所以从理论上来讲,只要我们能够想办法改变其他元素的原子核内的质量数量,就可以将其转变成黄金。

黄金在元素周期中是79号元素(Au),也就是说,黄金的原子核内含有79个质子,所以想要人工制作黄金,最好的方法就是从元素周期中与黄金邻近的元素下手,比如说78号元素铂(Pt)以及80号元素汞(Hg),不过在地球上,铂比黄金更加珍贵,所以相对而言,将汞转变成黄金更加可行,怎么做呢?

一种有效的方法就是高能粒子的轰击,其原理可以简单地描述为,利用高能粒子的“冲击力”撞出汞原子的原子核内的一个质子,进行使其转变成金原子,实际上,这种方法已被证明是可行的,因为早在上个世纪,就有物理学家利用高能中子轰击汞原子核,并成功地制造出了少量的黄金。

除了80号元素汞之外,另一种元素也可以通过相对简单的物理学手段转变成黄金,这种元素就是铋(Bi),铋元素是83号元素,其原子核比黄金多了4个质子,而我们都知道,α粒子拥有4个重子(两个质子和两个中子),所以我们就可以利用高级α粒子轰击铋原子核,这样就有可能一次性地从铋原子的原子核里撞出4个质子,进而使其变成金原子。

那么问题就来了,既然我们能用物理学手段人工制造黄金,那为什么现代地球上的黄金依然很稀有呢?主要原因就是四个字:“得不偿失”,具体来讲就是用上述的方法制造出的黄金,其价值远远低于制造它们所消耗的资源。返回搜狐,查看更多

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