Идея превращения свинца в золото будоражила умы алхимиков веками. Они искали философский камень, мистический реагент, который мог бы осуществить эту трансмутацию. Сегодня мы знаем, что с точки зрения науки такой процесс возможен, но на практике он настолько сложен и энергозатратен, что делает его абсолютно бессмысленным с экономической точки зрения. Однако давайте разберёмся, как в принципе можно превратить свинец в золото, какие для этого существуют методы и почему никто этим не занимается в промышленных масштабах.
Сначала немного базовой химии. Золото (Au) имеет атомный номер 79, то есть в его ядре 79 протонов. Свинец (Pb) это элемент с атомным номером 82. Разница в три протона. Теоретически, если каким-то образом удалить из ядра свинца три протона, мы получим золото. Но не всё так просто. Ядро атома это не просто куча протонов и нейтронов, слепленных вместе. Оно удерживается мощными ядерными силами, и чтобы что-то оттуда выбить, нужно приложить колоссальную энергию.
Самый очевидный способ - это ядерные реакции. Например, можно бомбардировать ядра свинца высокоэнергетическими частицами, чтобы выбить лишние протоны. В ускорителях частиц такое действительно возможно. Если взять изотоп свинца-204 (у него 82 протона и 122 нейтрона) и подвергнуть его воздействию протонов или других частиц с высокой энергией, можно добиться того, что несколько протонов "вылетят" из ядра. В результате может получиться золото-197 (79 протонов и 118 нейтронов). Но проблема в том, что такой процесс требует огромных затрат энергии, а выход золота будет ничтожно малым.
Но что, если я скажу вам, что в 2025 году учёные всё-таки ненадолго получили золото искусственным путём?
В начале года в одном из крупных исследовательских центров, работающих с ускорителями частиц, провели эксперимент по бомбардировке свинца высокоэнергетическими ионами. Целью было не создание драгоценного металла, а изучение свойств экзотических ядерных состояний. Однако при анализе данных обнаружили нечто неожиданное: среди продуктов реакции зафиксировали несколько атомов золота-197. Правда, просуществовали они лишь доли секунды перед тем, как распались или были поглощены детекторами. Учёные шутят, что это, наверное, самое дорогое золото в истории, если пересчитать затраты энергии на его «производство», себестоимость одного грамма превысила бы бюджет небольшой страны.
Конечно, это не значит, что теперь человечество сможет штамповать золото в коллайдерах. Реакция была неуправляемой, а выход мизерным. Но сам факт, что современные технологии позволяют в принципе осуществить мечту алхимиков, завораживает. Правда, пока это скорее научный курьёз, чем прорыв. Хотя кто знает, может, через пару десятилетий появятся методы, которые сделают такой процесс эффективным.
Есть и другой вариант - не выбивать протоны, а добавлять их к более лёгким элементам. Например, если взять ртуть (атомный номер 80), то теоретически можно превратить её в золото, отняв один протон. Некоторые эксперименты в прошлом действительно показывали, что при облучении ртути нейтронами часть её атомов превращается в золото-197. Но опять же - процесс крайне неэффективен, и полученное золото будет радиоактивным, что делает его бесполезным для практического применения.
Ещё один интересный момент - природная трансмутация. В очень редких случаях в природе происходят ядерные реакции, которые могут приводить к образованию золота из других элементов. Например, при распаде урана или тория могут возникать изотопы, которые затем превращаются в золото. Но это происходит в ничтожных количествах и за миллиарды лет.
Так почему же никто не производит золото из свинца в промышленных масштабах? Ответ прост: экономика. Себестоимость такого золота будет в сотни, если не тысячи раз выше, чем добыча обычного. Современные ускорители частиц потребляют огромное количество энергии, а выход драгоценного металла измеряется в микрограммах. Гораздо проще и дешевле добывать золото традиционными методами - из руды или даже перерабатывать электронный лом, где содержание золота порой выше, чем в природных месторождениях.
Кроме того, есть ещё одна проблема - стабильность изотопов. Даже если мы получим золото искусственным путём, оно может оказаться радиоактивным. Естественное золото-197 стабильно, но другие изотопы, например, золото-198, имеют период полураспада и со временем превращаются в ртуть. Так что даже если мы добьёмся успеха в трансмутации, нет гарантии, что полученный металл будет пригоден для использования.
Интересно, что сама идея превращения свинца в золото когда-то была главной мечтой алхимиков, а сегодня стала скорее научной диковинкой. Мы умеем это делать, но это не имеет никакого практического смысла. Возможно, в далёком будущем, если появятся принципиально новые методы ядерного синтеза с низкими энергозатратами, ситуация изменится. Но пока что золото из свинца - это красивая физическая демонстрация, не более того.
Так что, если вы вдруг мечтали разбогатеть, превращая старые аккумуляторы в слитки золота, у меня для вас плохие новости: проще и дешевле купить его в магазине. Наука позволяет совершать чудеса, но далеко не все из них имеют смысл в реальной жизни.
А вы как считаете, появятся ли в будущем доступные способы переработки свинца в золото?