錬金術師の夢は一般的な金属から金を作ることであるが、これは実現可能なのだろうか。ある元素を別の元素に変える方法を説明するのに必要な物理学は十分に理解されており、亜原子粒子同士を衝突させる加速器やコライダーで数十年にわたって使用されてきた。
現在最も注目すべき例は、ジュネーブにあるCERNの大型ハドロン衝突型加速器である。しかし、この方法で金を作るコストは膨大であり、生成される量は極めて微量である。
例えば、CERNのAlice実験では、4年間の運転で29ピコグラムの金しか生成できなかったと推定されている。この速度では、トロイオンスの金を作るのに宇宙の寿命の何百倍もの時間がかかることになる。
カリフォルニアのスタートアップ企業Marathon Fusionは、まったく異なるアプローチを提案している。核融合炉内の中性子粒子からの放射能を使って、ある形の水銀を水銀197という別の形に変換するというものである。
これがその後、安定した形の金である金197に崩壊する。この粒子崩壊過程では、1つの亜原子粒子が自発的に2つ以上のより軽い粒子に変換される。Marathon Fusionのチームは、融合発電所が1年間の運転で熱出力1ギガワットあたり数トンの金を生産できると推定している。
同位体水銀198に中性子を照射すると、放射性同位体である水銀197が生成され、これがその後金の唯一の安定同位体に崩壊する。
鍵となるのは、水銀の崩壊連鎖を引き起こすのに十分なエネルギーを持つ中性子を得ることである。これが実用化できれば興味深いアイデアであるが、収益を上げることができるかどうかは別の問題である。
これを実現するには、大きな中性子束（中性子放射の強度の尺度）が必要である。これは融合炉の標準燃料混合物である重水素と三重水素（どちらも水素の一形態）を使用して、融合炉のプラズマ中でエネルギーを生成することで生み出すことができる。
中性子は物質を容易に貫通し、原子内の原子核（中心部）で散乱し、その過程でエネルギーを失う。水銀198を金に変換するには、600万電子ボルト以上のエネルギーを持つ中性子が必要である。
推定値を算出するために、Marathon Fusionは融合炉の「デジタルツイン」を使用している。これは融合反応とその結果として生じる放射性過程の物理学をシミュレートするコンピューターモデルである。この種の研究の限界は、デジタルツインが実際の商用融合炉と照合して検証される必要があることであるが、現在そのような炉は存在しない。
科学者が商用融合炉を実現する前に克服すべき多くの課題がある。これには炉の建設のための新材料の開発、システムを継続的に運転して電力を取り出すために必要な科学の理解、そしてプラズマ融合反応を維持するのに役立つAIシステムの開発が含まれる。
英国を拠点とするJET（Joint European Torus）プロジェクトなどの最も先進的な融合実験でさえ、比較的少量のエネルギーしか生成できなかった。しかし、英国の研究者らは排気プラズマの制御方法を変えることで融合炉のサイズを縮小する新しい方法を考案した。Spherical Tokomak for Energy Production（Step）と呼ばれるこの新しい融合炉概念のプロトタイプは、2040年までに準備完了を目指している。
放射性廃棄物
理論的には、融合炉で水銀から金を作ることは可能である。しかし、商用融合炉が実現するまでは、Marathon FusionがデジタルツインSSTUDY研究で使用した仮定は検証されないままである。
さらに、融合炉で生産される金は最初は放射性であるため、放射性廃棄物として分類され、生産後かなりの期間管理される必要がある。
原子物理学者や素粒子物理学者がよく知っているように、実験のデジタルツインを作成する際に重要な物理的効果や重要な詳細を含めることを忘れるのは非常に簡単である。しかし、その廃棄物を使用可能な形の純金に処理することはさらなる課題であるが、長期投資家を必ずしも思いとどまらせることはないだろう。
現在のところ、これは理論上は魅力的な提案であるが、新しいタイプのカリフォルニア・ゴールドラッシュを始動させるにはまだ道のりは長い。
