最近，美國一家名為馬拉松聚變公司（Marathon Fusion）發(fā)表一篇論文，聲稱實現(xiàn)了人造黃金。這是一家位于美國舊金山的核聚變初創(chuàng)企業(yè)，致力于開發(fā)經(jīng)濟可行的聚變能源技術(shù)。根據(jù)其近期發(fā)表的論文《Reactions Driven by Deuterium-Tritium Fusion Neutrons》，馬拉松聚變采用磁約束核聚變路徑。

馬拉松聚變公司近期在預(yù)印本上公布了一種將汞元素轉(zhuǎn)變?yōu)辄S金的核反應(yīng)方案。其核心在于通過聚變中子將汞-198同位素轉(zhuǎn)換為金-197同位素(即常見穩(wěn)定金元素)。具體反應(yīng)路徑如下：

首先，汞-198 (198Hg) 原子核吸收一個高速中子，同時放出兩個中子。這個過程將198Hg的質(zhì)量數(shù)減少1，形成不穩(wěn)定的汞-197(197Hg)。

接著，不穩(wěn)定的197Hg發(fā)生電子俘獲衰變，其原子序數(shù)由80降為79，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金-197(197Au)。197Hg的半衰期約為64小時，也就是說不到3天時間大部分197Hg就衰變成197Au。

上述過程簡而言之就是：汞-198 + n → 汞-197 (+2n) → 金-197。其中第一步是需要高能聚變中子才能高效發(fā)生的核反應(yīng)，第二步是汞-197的自然放射性衰變。

該公司是否真的合成出黃金？據(jù)目前公開的信息，尚未有實物實驗產(chǎn)出黃金。這一構(gòu)想目前停留在計算模擬和理論分析階段。馬拉松聚變團隊在預(yù)印本論文中使用了中子學(xué)模擬，估算在一個1 GWth的托卡馬克堆中，每年可生成約2噸金-197。然而，這只是模擬結(jié)果，實際實驗尚未開展。馬拉松聚變公司目前融資規(guī)模不到千萬美元，也沒有運行中的商用聚變堆，因此并未真正制備出可稱量的黃金。

在自然界，元素比鐵更重的重金屬無法通過普通恒星的氫或氦聚變來合成，恒星內(nèi)部的核反應(yīng)最多到鐵為止，之后再融合反應(yīng)不再放出凈能量。因此像金、鉑這類比鐵重的元素需要在特殊且罕見的天文事件中形成。當(dāng)前科學(xué)共識是：中子星并合，即兩顆超新星爆發(fā)后遺留的中子星相互繞轉(zhuǎn)并碰撞提供了形成這類元素的環(huán)境。當(dāng)兩顆中子星猛烈相撞時，會釋放出海量的中子和巨大的能量，觸發(fā)所謂快速中子捕獲過程。在短短幾秒內(nèi)，原子核不斷捕獲中子并發(fā)生β衰變，迅速合成出從重元素錒系到金、鉛、鉑等所有比鐵重的元素。我們地球上的黃金據(jù)推測全部來自遠(yuǎn)古的一次或幾次中子星并合所產(chǎn)生的金塵，經(jīng)過超新星噴射和星際混合，最終摻入了太陽系的原始星云中。

在自然界，黃金是宇宙鍛造的稀有遺產(chǎn)。只有在極端高密度、高中子流的災(zāi)變中才批量產(chǎn)生黃金。這些事件極其罕見且不可控，因此黃金元素在地殼中豐度很低，這賦予了黃金高價值。

在人工環(huán)境下，人類嘗試用核反應(yīng)來制造黃金，需要付出巨大的能量和技術(shù)投入來模擬那些極端條件。迄今為止，人工方法產(chǎn)出的黃金量微不足道且代價高昂。即使馬拉松聚變的愿景實現(xiàn)，也是依靠大型聚變反應(yīng)堆提供中子源，將自然需要恒星災(zāi)變才能造出的元素在人造裝置內(nèi)合成。

那么人造黃金到底有沒有可能，我們在Maxipat系統(tǒng)進(jìn)行分析，除了前述論文，已經(jīng)有不少的論文涉及到如何制造人造黃金：

此外，從Maxipat的問答中可以獲知：專利DE102011106880A1、WO1994003905A1也都提出利用天然汞直接制備黃金的方案。科學(xué)界已有不少論文和專利說明了核反應(yīng)造金在理論上的可能性，但同時也揭示了其工程難點。

通過核聚變來批量制金，其商業(yè)可行性取決于兩個前提：聚變能源商業(yè)化和轉(zhuǎn)金工藝高效化。目前，聚變發(fā)電尚未實現(xiàn)凈能量盈余和商用運行，距離建成1 GW級的聚變電站尚有至少數(shù)十年之遠(yuǎn)。因此，在聚變本身尚未商業(yè)落地之前，寄望通過聚變來生產(chǎn)黃金依然是紙上談兵。馬拉松聚變公司的方案提出了誘人的前景：一座大型聚變電廠在供應(yīng)清潔能源的同時，每年還能產(chǎn)出約5噸黃金。按照模擬推算，每GW熱功率每年產(chǎn)金2～5噸，以當(dāng)前金價計算價值約3億～5億美元。這相當(dāng)于傳統(tǒng)核聚變電廠僅賣電收益的數(shù)倍之多，可極大改善聚變項目的經(jīng)濟賬。

如果聚變煉金術(shù)成功規(guī)模化，將對傳統(tǒng)貴金屬市場帶來沖擊。一座聚變電廠年產(chǎn)數(shù)噸黃金，隨著聚變商業(yè)化的推進(jìn)，假設(shè)未來數(shù)十年內(nèi)有數(shù)百座聚變電廠投入運行，那么每年人工產(chǎn)金可能達(dá)到數(shù)百噸量級。這接近當(dāng)前礦業(yè)供應(yīng)的兩成以上，會對金價形成下行壓力。黃金就有可能步鉆石和白銀的后塵。

在商業(yè)上，聚變煉金術(shù)目前還處于前景遠(yuǎn)大于現(xiàn)實的階段。短期內(nèi)，它無法改變黃金供需格局，因為聚變能源本身尚未成熟。長期來看，如果聚變能順利商用且該技術(shù)證明切實可行，黃金可能從稀缺資源變?yōu)椤肮I(yè)副產(chǎn)物”。其成本有望隨聚變技術(shù)進(jìn)步而降低，甚至可能低于傳統(tǒng)礦業(yè)開采，讓我們拭目以待。

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