“鉛變金”成真？科學家在對撞機中重現鍊金術
作者：Denovo科普團隊（張瑋傑 中國科學院大學博士；楊超 博士）
審覈：張麗媛
在人類歷史的長河中，無數鍊金術士都曾癡迷於一個共同的夢想——將廉價的鉛變成珍貴的黃金。他們夜以繼日地在煉丹爐邊試驗，渴望點燃“點石成金”的奇蹟。然而，這個被稱爲鍊金術的幻想，最終被現代科學歸入傳說。
點石成金可以實現嗎（圖片來源：作者使用AI生成）
然而，就在剛剛，這個古老的夢想，在現實中竟然被真正“撞”出來了。2025年，歐洲核子研究中心（CERN）的科學家在大型強子對撞機（LHC）中，成功實現了將鉛原子核轉變爲金原子核的實驗。這不是魔法，而是粒子物理在接近光速的世界裏展開的一場奇觀。
那麼問題來了：他們真的“合成”了黃金嗎？這是否意味着，未來可以靠實驗室“製造金子”致富？爲什麼一個價值數百億的超級對撞機，最後只能產出萬億分之一克的金？
科學家是怎麼“撞”出黃金的？
要理解這場“鍊金術”，我們先得認識一個高能物理設備——大型強子對撞機（LHC）。它是目前世界上最大最強的粒子加速器，位於瑞士和法國交界處的地下隧道里，由歐洲核子研究中心（CERN）運營。
歐洲核子研究中心（圖片來源：Wikipedia）
科學家在這裏做的事情聽起來很瘋狂——讓兩個鉛原子核，以接近光速（99.999993%的光速）的速度迎面相撞或擦肩而過！
這種特殊的碰撞方式，叫做超外周碰撞。簡單來說，兩顆鉛核沒有真的撞上，而是彼此飛掠而過，在強大的電磁力作用下發生了互動。
在這個過程中，其中一個鉛核會受到對方電磁場發出的虛光子轟擊，就像被一束無形的高能激光射中。這束光子可能會擊落鉛核中的幾個質子和中子。如果利用這種方法將原本含有82個質子的鉛原子核，“撞”掉3個質子，就可以將鉛原子變成黃金原子（含有79個質子）。這不是魔法，而是核物理中的“核嬗變”現象——元素之間的本質差異，在於它們原子核中的質子數量。
而CERN的大型離子對撞實驗（ALICE）正是負責“數清楚”這些質子和中子有沒有真的被撞出來的團隊。通過專門的探測器，他們記錄到了“鉛變金”的反應信號。
黃金真的被合成了嗎？答案是——真的合成了！但只合成了一點點，而且還“活不久”。科學家們在ALICE實驗中記錄到了一種非常罕見的事件：在鉛與鉛之間的超外周碰撞中，有部分鉛原子核在被高能光子擊打之後，失去了三個質子，變成了金原子核。
大型強子對撞機可以生成金條嗎（圖片來源：作者使用AI生成）
原理的展示圖(圖片來源：https://alice-collaboration.web.cern.ch/2025-alice-lead-to-gold)
換句話說，雖然科學家確實觀察到了鉛變金的過程，但這並不是一種可以用來鍊金或盈利的技術。它的意義在於，我們第一次量化並驗證了這一微觀物理過程在現實中發生的可行性。
那爲什麼不能用這種方式製造黃金？
聽起來雖然很酷，但用對撞機“鍊金”絕不是現實中可行的致富方式。原因主要有以下幾點：
① 成本太高了
大型強子對撞機（LHC）的建設和運行成本超過 300億元人民幣，而實驗四年只“合成”了 860億個金原子核，約爲0.000000000029 克的黃金。按這個效率，你想合成一枚1克的金戒指，得花上幾千萬年的時間和數萬億的電費。
② 黃金“活不下來”
對撞後形成的金原子核是高能態的，不穩定，會在極短的時間內（小於1微秒）就解體，釋放出粒子，徹底消失。
③ 完全無法回收
這些金原子核不會以“固態金子”的形式出現，它們是以高能粒子的形式短暫存在於加速器的真空管道中，無法提取、無法收集、更無法使用。
④ 效率太低
即使一切都不考慮，產生黃金的幾率本身也非常低。大多數碰撞的結果是其他元素，比如鉈（Tl）或汞（Hg），金只是少數中的少數。
總結一句話：科學上確實可以讓鉛變成金，但現實中完全划不來，這就像是拿火箭送快遞——雖然很快，但沒有人會真的這麼幹。
讓鉛變成金完全划不來（圖片來源：作者拍攝）
總結
從中世紀的“點石成金”幻想，到今天在實驗室中真實上演的“鉛變金”，科學家們用技術實現了鍊金士的終極夢想，點鉛變金。但致富夢想還是那麼遙不可及，因爲得到的金子是微量的、瞬間的、不可提取的。原子對撞實驗不是一條致富捷徑，而是一扇通往自然奧祕的大門。通過對撞機實驗，科學家不僅觀察到了金原子核的短暫生成，還深入理解了原子核結構、電磁相互作用和核嬗變等關鍵機制。
更重要的是，這項研究超越了“黃金”本身，爲粒子物理模型驗證、未來電子-離子對撞機的設計，以及高能核反應中粒子發射規律的研究，提供了寶貴的數據和思路。或許有一天，人類確實能自由的合成各種元素，但那時我們真正渴望的，可能不再是金子本身，而是理解宇宙、塑造未來的能力與勇氣。
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