Ученые могут производить золото в лаборатории, но есть проблема

Фото из открытых источников

Значительная часть золота на Земле пришла из космоса. Когда массивные звёзды взрывались, превращаясь в сверхновые, или сталкивались нейтронные звёзды, высвобождалась колоссальная энергия, которая превращала лёгкие элементы в тяжёлые металлы, такие как золото. Это атомарное золото было рассеяно по космосу, захвачено формирующейся Землёй и позже вырвалось на поверхность, готовые к сиянию.

Благодаря современным технологиям, подобный эффект можно воспроизвести в лабораторных условиях, что позволяет учёным получать золото из других элементов. Однако это требует колоссальных затрат энергии, что делает это крайне неэффективным и, по сути, бессмысленным предприятием. 

Каждый атом золота имеет ядро в центре с 79 протонами (отсюда его атомный номер 79). Теоретически возможно удалить один из этих протонов, чтобы получить платину (атомный номер 78), или добавить один, чтобы получить ртуть (атомный номер 80).

К сожалению, это легче сказать, чем сделать. Золото практически химически инертно и является одним из наименее реакционноспособных химических элементов. Его высокостабильные атомы будут стойко противостоять большинству сил, пытающихся его изменить. 

Один из способов найти его ахиллесову пяту — использовать ядерные реакции, то есть процессы, в которых атомные ядра изменяются путём добавления или удаления протонов. Как показал эксперимент 1941 года, если правильно облучить ртуть нейтронами, она испустит протон и создаст золото. Конечно, это радиоактивные изотопы золота, но это всё равно золото.

Аналогичного эффекта можно достичь посредством ядерных реакций платины, в результате которых она приобретает протон и создает радиоактивное золото. 

Другой метод получения золота предполагает воздействие на атомы в ускорителе частиц. На Большом адронном коллайдере ЦЕРНа физики создали золото, сталкивая ядра свинца (атомный номер 82) друг с другом.

Столкновения ядер свинца при чрезвычайно высоких энергиях приводят к образованию кварк-глюонной плазмы – горячего и плотного состояния материи, которое, как считается, заполнило Вселенную примерно через миллионную долю секунды после Большого взрыва. Сталкивающиеся ядра едва избегают друг друга, не «соприкасаясь», создавая интенсивную вибрацию в электромагнитном поле, которая отрывает три протона, создавая золото. 

Как и ядерные реакции, этот процесс чрезвычайно трудоемок и создаст лишь «мимолетное» количество золота, несмотря на колоссальные затраты энергии. 

Короче говоря, для производства синтетического золота стоимостью в несколько жалких долларов потребуются миллионы долларов энергии и оборудования. Для некоторых методов затраты, вероятно, будут ещё выше.

Лауреат Нобелевской премии по химии Гленн Сиборг в 1980-х годах в лаборатории Лоуренса в Беркли провёл серию знаменитых экспериментов, превратив атомы висмута (атомный номер 83) в золото. Он сделал это, бомбардируя висмут ядрами углерода с помощью ускорителя частиц, отщепляя достаточное количество протонов, чтобы некоторые ядра трансмутировали в золото. 

Эксперимент Сиборга доказал свою правоту, но он определённо не был способом быстрого обогащения. «Производство золота в рамках этого эксперимента обойдётся более чем в один квадриллион долларов за унцию», - пояснил Сиборг.