2025年最不靠谱研究：用核聚变制造黄金！疯了，竟然还具可操作性

如今，购买昂贵天然钻石的朋友难免会被人调侃几句。毕竟，内部结构几乎完美的人造钻石，价格连天然钻石的十分之一都不到。钻石从“奢侈品皇冠”跌落到“平民价位”，也不过是近几年的事。但与此同时，与钻石齐名的黄金却涨势惊人，价格一度突破每克千元大关——就在2025年12月23日，上海黄金交易所的金价最高触及了1018元/克的历史记录！

这背后的原因其实很直接：黄金这种元素，无法像钻石那样通过模拟天然条件来廉价合成。即便理论上可行，其制造成本也会是黄金本身价值的成千上万倍。然而，2025年的一项研究似乎带来了转机，让“流水线”生产黄金成为可能，且成本有望控制在较低水平。目前，在这一前沿领域的探索中，中国是处于相当靠前位置的国家之一。

黄金为何如此珍贵？源于宇宙馈赠的稀缺

黄金的珍贵，除了其作为投资避险资产的属性外，根本原因在于其极佳的物理化学性质和惊人的稀缺性。根据公开数据，人类有史以来开采的全部黄金加起来只有大约13.31万吨，而全球已探明的黄金总储量也不过34.94万吨。如果把这些黄金全部熔成一个实心球，直径只有38.8米。

相比之下，铁就显得“平易近人”多了。人类已开采的铁超过2600亿吨，足以形成一个直径19.6公里的巨球。而这还只是冰山一角，因为地球内核的98%都由铁构成，总储量是一个难以想象的天文数字。

黄金为何如此稀有？答案藏在它的诞生史诗里。

宇宙中最丰富的元素是氢和氦，它们诞生于宇宙大爆炸。此后，在恒星的熔炉里，轻元素通过核聚变一步步“锻造”成更重的元素。像太阳这样的恒星，最多能生产到碳和氧。更大的恒星，比如猎户座的参宿四，则可以制造出地球上大部分的元素，过程如同层层升级：氢聚变成氦，氦聚变成碳和氧，氧再聚变成硅和硫，最终硅聚变成铁。

然而，聚变释放能量的过程到铁就戛然而止。恒星核心一旦产生足够多的铁，能量支撑消失，外层物质将以惊人的速度坍缩撞击内核，引发绚烂的超新星爆发。这场宇宙烟花能够产生从氦到铁的大量元素，也能通过“快中子俘获过程（R过程）”产生少量更重的元素，包括金。

但现代理论认为，超新星爆发还不足以大量制造黄金。真正能“批发生成”黄金等重元素的，是宇宙中更为极端、更为罕见的事件——中子星合并。当两颗密度极高的中子星碰撞时，会产生极端中子富集的环境，中子密度极高、持续时间足够，这才让黄金等重元素得以大量合成。

可以说，地球上所有的黄金、铂金以及稀土元素等，都来自亿万年前某次无比遥远而壮烈的中子星合并。你手中金饰的每一粒原子，都是这场宇宙级烟花表演留下的永恒遗迹。

从宇宙到实验室：人造黄金之路是否可行？

既然黄金源于中子星合并的极端R过程，那么人类能否在实验室里复制呢？理论上，答案是肯定的。2025年发表在预印本平台arXiv上的一篇论文，就提出了一个大胆的设想：利用核聚变反应堆来生产黄金。

其基本原理并不复杂，甚至中学物理知识就能理解：用高能中子轰击汞-198（汞的一种同位素），使其转变为汞-197，后者再经过一次β衰变，就能得到稳定的金-197。反应可以简化为：Hg-198 + 高能中子 → Hg-197 → Au-197（黄金）。

问题的关键不在于原理，而在于如何实现规模化量产。这个反应需要能量极高的快中子（最佳能量约14 MeV）。我们现有的裂变核反应堆（核电站）产生的中子，绝大多数能量太低，无法高效触发这个过程。

而论文指出的出路，恰恰是未来能源的梦想——核聚变反应堆。在氘-氚聚变反应中，会释放出能量恰好集中在14.1 MeV左右的中子，这简直是生产黄金的“理想炮弹”。更有趣的是，这些高能中子对聚变堆壁材料是巨大的威胁，会诱发放射性，而如果能用它们来“轰击”汞靶生产黄金，无疑是“变害为宝”，一举两得。

论文的作者们通过精密计算，提出了工程化应用的最优解：如何布置汞靶材料，如何最大化利用14.1 MeV的中子，同时避免产生不想要的放射性副产物。他们估算，一个热功率1 GW的聚变堆，在发电的同时，每年可生产约2吨黄金，价值可观。

当然，这一切都建立在“可控核聚变”实现商业化的前提上。这项技术目前仍是全球攻坚的难点。好消息是，中国在这一领域的探索已走在世界前列。或许未来，当聚变能源之光点亮时，中国不仅能成为能源革命的先锋，也可能像今天主导人造钻石产业一样，成为新的“黄金之国”。

一个技术“彩蛋”：中子如何分身有术？

你可能会有疑问：聚变产生的中子不是要用来“增殖”聚变燃料氚吗（通过轰击锂-6）？这和生产黄金会不会冲突？

这正是设计的精妙之处。增殖氚主要利用的是能量较低的中子（尤其是热中子），反应效率最高。而对于能量高达14 MeV的快中子，其与锂-6反应的概率极低，几乎可以忽略不计。因此，这部分最适合生产黄金的“高能中子”，正好可以被分离出来专门用于“造金”，而与燃料增殖的需求并行不悖。

这篇文章涉及到一些硬核的天体物理和核物理知识，感谢您能阅读到这里。宇宙的奥秘与人类的科技雄心在此交汇，黄金的故事，从星辰到实验室，远未结束。