LHCのALICE実験で鉛から金が検出 現代の錬金術か？
引用元：https://news.ycombinator.com/item?id=43937214
記事の関連部分ね。”ALICEの解析によると、LHCのRun 2（2015–2018年）の間に、4つの主要実験で約860億個の金の原子核が作られたって。質量にすると、たった29ピコグラム（2.9 ×10⁻¹¹ g）にしかならないんだ。”
1オンスにするには兆単位で増やさないといけないけど、鉛を金に変えるなんて昔の錬金術師の夢が、今じゃ粒子加速器のオマケで作られちゃうんだからね。
計算してみた。LHCが元を取るには、金の値段が1オンスあたり48兆兆ドル必要だってさ。
このスケール感、マジでヤバいね。860億個の原子核でたった29ピコグラムだって。1グラムは10¹²ピコグラムだよ。金の1グラムあたり1,000兆個の金の原子核ってことか。
それはLHCの稼働に金が必要ない場合に限るね。ICsとか部品に金が含まれてて、メンテナンスが必要なら、作るより消費する量の方が多いだろうね。
まあ、粒子加速器とか星、超新星の中以外では、原子って作られたり壊されたりしないからさ。もし金が作られたなら、それはずっとそこにあるってことだね。
聞いたことあるアナロジーはね、ゴルフボールを地球サイズにまで拡大したら、拡大されたゴルフボールの中の原子は元のゴルフボールくらいの大きさになるってやつ。
このコメント、理解するのに時間かかったな。ゴルフボールを拡大するって、新しい原子を作るって想像しちゃったからさ。でも、あなたが言ってることは個々の原子を拡大してるなら納得だね。つまり、原子の大きさとゴルフボールの大きさの比率が、ゴルフボールと地球の大きさの比率と大体同じってことなんだね。原子ってそんなに大きいんだってビックリだよ。もっとずっと小さいと思ってたのに。
だけど、フューザーを持ってる人なら誰でも金の原子に中性子を与えて、不安定なAu-198に変えて水銀に崩壊させられるんだよね。ネットで注文できるもので（理論的に）金を水銀に変えられるって、面白い時代になったもんだ。
Avogadro’s numberには10²³っていう数字が入ってるんだけど、これはまさにこの原子から物質への「スケールアップ」変換を考慮するためなんだ。原子は本当に小さいんだよ…
年間10ピコグラムじゃあ、ずいぶん時間がかかるね
生産をスケールアップするには、LHCをあと何十億台か建てるだけでいいんだ
市場に流通してる金は約2.44×10^11グラムだって。市場を”氾濫”させるのに年間その10％とすると、現在の生産率10^-11g/年じゃ2.44×10^21台（2.44垓）のLHCが必要。一台3.6×10^9gだから、2.44垓台だと8.8×10^31gで太陽の約50倍。ある意味、LHCがブラックホールを作るって心配してた人たちは正しかったってことになるね。
このプロセスで金65.4gを作るのに必要なエネルギーは、海全部を一度完全に蒸発させるエネルギーに匹敵するらしいよ。
LHCの年間消費エネルギーと生産量から計算すると、金1g作るのに1.3×10^26ジュールかかるんだって。これは海を沸騰させるエネルギー（8.5×10^27ジュール）のほんの一部。逆に海全部を沸騰させるエネルギーがあれば、約65.4gの金ができるって計算みたい。すごいエネルギーだよね。
金の安定同位体は2つの中性子星の衝突で作られるんだ。これは俺たちの星の近くでは当分起こりそうにないね。
”鉛を金に変える”ってコンセプト自体がなんか変なんだよね。だって鉛を金に変えても、鉛が金と同じ価値になるんじゃなくて、金が鉛と同じ価値になっちゃうだけだから。これって前にもあった話だよ。昔アルミニウムってすごく希少で高価だったんだ。銀より高かった。Washington monumentのてっぺんもアルミニウムで覆われてるくらい。新しい抽出法が発明されて、希少性がなくなったら価値もほぼゼロ。今じゃジュースの缶に使われてるでしょ。安いものを金に変えられちゃうってことは、金は安くなるってこと。みんな金持ちにはなれないんだな。
俺は海の水を蒸発させるのに必要なエネルギーの倍数っていうのが、エネルギーの単位として分かりやすいと思うな。だって8.5 x 10^27ジュールなんて抽象的すぎるから。1 AUが太陽-地球の平均距離なのと同じようなもんだよ。遠い距離について話すとき、149,597,870,700 mより理解しやすいじゃん。最近の議論は途方もないエネルギーが必要なプロセスが中心になることが多いけど、海洋蒸発単位は馬鹿げてるけど分かりやすい視点を提供してくれるよ。
鉛を金に核変換したことって、他の方法でもあるの？
これ、いつかスケールアップできたらいいな、たとえ100年後の未来でも。金が価値の保存手段として重宝されるのは嫌なんだよね。材料として（不活性で酸化しない、食品にも安全）超使えるから、無限に生産できるようになれば社会にめっちゃ役立つはず。価値の保存手段は、材料として役に立たないものを選べばいいじゃん。
Planck length（10^-35 m）、陽子の幅（10^-15 m）、観測可能な宇宙の直径（10^27 m）っていう長さのスケールの中で、自分の立ち位置（10^0 m）を受け入れるのにちょっと時間がかかるんだよね。
私の修士研究は Brookhaven National LabのRHICでやったんだ。そこはLHCの重イオンプログラムの前身だよ。
RHICでは当時、重イオンプログラムで金を衝突させてたんだ。あるレビューで、もっと安い鉛とかに切り替えて費用節約できないかって質問されたらしい。RHICの担当者たちは誰もなんて答えていいか分からなかったって。正確な数字は覚えてないけど、RHICがプログラム期間中に使った金は1ミリグラムにも満たなかったんだよ。
以前、金の原子層堆積装置がある研究室で働いてたんだ。金の原子層1層あたり、わずかな金額（数セント？数ドル？）を請求してたと思う。ベル状のチャンバーにウェハーを入れるんだけど、ウェハーの大小に関わらず、チャンバー内部全体に均一に金がコーティングされちゃうんだよ。その装置を操作してた技術者は、自分のサンプルと一緒に指輪をチャンバー内に入れてたんだ。だから、数年間で徐々に層が蓄積して、指輪が”金に変わった”って感じになったんだ。
ああ、私が働いてた研究室では、1〜2ヶ月ごとに装置を掃除してたよ。掃除で出てきた金属は全部リサイクル業者に売ってた。
なるほど、もし鉛に切り替えてたら、今頃は金が何ミリグラムもできてたりしたかもね？
できた金はgold-203っていう放射性同位体で、1分くらいで mercury-203（これも放射性）に壊れるんだよ。普段知ってる gold-197じゃないんだ。鉛から金への核変換はこれが初めてじゃないよ。1980年にも鉛から gold-197が作られてる。どの場合も、 precious metalとしての価値はゼロってくらいごく少量しかできないんだ。
それだけじゃなくて、 mercury-203は半減期46.6日で thallium-203（安定）に壊れるんだ。thalliumは水銀よりもっと毒性が強いよ。だから、あの gold-203はマジでいらないんだ。
ちょっと面白い計算してみたんだ（詳細はつまらないけど）。LHCと ALICEが（理想的な条件で限界無視した場合）FCCの資金（今の金価格で150億 CHF）を賄うのに必要な金を作るのにどれくらいかかるか。
そしたら、連続運転で約1850億年もかかるらしい。宇宙は約140億年ってことを考えるとね（hubble tensionは無視）。
金を生産するコストの方が得られる量より高いだろうから、実質的には無限の時間が必要ってことだね。
じゃあLHCで金の供給量が薄まる心配はないってことだね。それは小惑星採掘がやらかすことになるだろうね。
みんな、全く同じ方法で金を生産しようとするって決めつけてるよね。プロセスは改善されていくだろうし。成長率をつけ加えたらどうなるの？
技術進歩の議論を聞くたび思うんだけど、限界は知識じゃなくて資源と工学にある気がするね。文字通りの錬金術はあるけど実用的な量の金は作れない。それは方法を知らないんじゃなく実用的じゃないからだ。物理や化学、材料科学の実用的な知識はどれだけ増えるかな？沢山だろうけど、技術進歩の速度は続かないと思う。一方、生化学や生物学には応用可能な知識が絶対的に豊富にあると思う。まだ表面をなぞっただけ。生物を簡単に操作できる方が核拡散よりずっと危険だと感じるよ。まあ専門家じゃないんだけどね。
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＞物理や化学、材料科学の実用的な知識はどれだけ増えるかな？沢山だろうけど、技術進歩の速度は続かないと思う。これには強く反対だな。材料科学と化学はまだ表面をなぞっただけだよ。比較的シンプルな材料のバルク特性を扱ってるにすぎない。metamaterialsや分子機械みたいなまだ探索されてない非常に広いデザイン空間があるんだ。
材料科学はまだアートみたいなもんだね。ナノ～マイクロスケールが計算不能で、試行錯誤に頼ってる。でも半導体みたいに進歩はした。この計算問題を解けば産業革命みたいに世界が変わるだろうね。生物学も似てるけどバクテリアみたいな近道も。最近、このスケールの数学や計算可能性に進歩の兆しが見えて、技術的な大きな進歩にかなり期待してるよ。
はっ、シンギュラリティは来週火曜日頃なのに、ダイソン球すらまだ作ってないぞ。
持ってる知識と技術をどこまで応用できるかって面白いね。民主主義の危機とかPC処理能力の限界とかen shittification見てると壁にぶつかったって思うこともある。でもこの時代はCRISPRやAIみたいなすごい発見があった。これだけでも時代の成果になる。知識を応用に変える能力がすぐ減速するとは思わないな。君の考えもわかるけど、僕はもう少し楽観的だよ。
物理学者が卑金属を金に変えることにこだわってるのが、LHCの本当の理由なんじゃないか？って思わせるよね：）
［1］ニュートンも人生の30年くらい錬金術に費やしてたらしいし（他の研究は副業だったとか）。
資金カットが心配なら、鉛を金に変えれば解決できるかもね。
CERNの予算は別にカットされてないし、正当化する必要もないんだよね。余計な金が流れてるわけでもないけどさ。加盟国にとっては全体的に見てめっちゃ安いし、フランス国民としてはCERNのために年間5ユーロくらいしか払ってないんじゃないかな？
前のコメントはただの皮肉ね。アメリカ人としてEUが科学研究にお金を出してるのはすごいと思うよ。うちの政府が90年代前半にお金を節約するためにSuperconducting Supercollider計画をやめちゃったのは今でも残念だよ…ちょうど経済がブームになりそうな頃だったのに。https://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_Super_Collider
SSCはビーム輝度が悪く、管理も杜撰でマグネット設計に問題があった失敗プロジェクトだったよ。建設計画だけで$12 billion超えそうだったし。LHCは$5 billionくらいで成功した。デカいプロジェクトをちゃんと管理できると資金も得やすいってことだね。
正直言って、Franceは年金とかhealthcareがどんどん高くなってるのと比べると、researchにお金を出すのがめっちゃ得意ってわけじゃないんだけど、なぜか知らないけど（でもめちゃくちゃ嬉しいんだけどね）、CERNもESAも、政治的にお金のことで問題になったことがないんだ。資金を守るために議論する必要すらないって感じで、もう”duh”なんだよ。
もし毎年こんな感じでgoldを作り続けられるなら、君が払うのは4.999999997 eurosで済むね！（その収益が全部君の負担分に充てられるって仮定だけど）
でももし成功したら、金ってすぐに価値を失っちゃうんじゃないの？
いやいや、これ面白いね。できるってことは前から知られてたんだよ。でも、めちゃくちゃ費用がかかるんだって :)
もっと真面目に言うとね、LHCの存在理由全体って、ある形のmatter/energyを別の形のmatter/energy（stuff）に変えることだって言えるんじゃない？lead into goldってよりは、known stuffをunknownとかpreviously unseenだけどpredicted stuffに変えてるんだけどね。だから、実際、あれはgiant Alchemy machineなんだよ。Newtonもきっとproudだったろうな。
Particle acceleratorsはさ、わかってるものをぶつけて、よくわかってないものを作って研究する装置だよ。ELI5（５歳児向けの説明）ってやつ？
てことはさ、鉛から金を”作る”のが割に合うくらい金の値段が高くなるの待ってたってこと？新しいGold Rushに関するDiscovery TVの番組とか期待しちゃうな。もしかしたらParkerが全部突っ込むかも？
＞昔から可能だって知られてたけど、ものすごくお金がかかるんだってさ :) マジ？Newtonが不可能だって諦めたことの一つだと思ってたよ。人間はいつalchemyが本当の科学だって知ったの？
可能性に関する知識はnuclear physicsから来てるんだ（正確な時期は分からないけど、1900-1940年代くらい？）。でもね、理論的な可能性と実際に実験室で実現できるかどうかってのは違うんだよね。それが実験的に示されたのは1970年代か1980年代だと思う。
Ars Magnaは健在ってこと？本当に、alchemistたちは現代の化学にすごく魅力を感じると思うな。自然に対する宗教的な理論を大幅に変えなきゃいけないっていう恐怖を乗り越えられればだけど。
最高のalchemistが説明聞いたら面白いかも。”うわー、全然違った。”基本的なルールはシンプルなのに、創発的な複雑さとかは超複雑なんだ。
追記：想像してみてよ。alchemist：「てことは一番下は少数の離散的な要素なんだろ？”」物理学者：「うーん、”離散的”ってのがね…」
ハハハ！そうだね、Paracelsusに、十分加速したら見かけ上の波長を持つようになるんだよって説明しようとするの想像してみてよ。
むしろ逆でさ、科学者たちが物理的な現実が現実じゃないって気づいてる感じ？
きっとさ、Anunnakiが彼らの途方もない大気中の金のプロジェクトに最後の望みをかけてやってるんでしょ。
変な質問だけどさあ、歴史的にみてなんでLeadとGoldってこんなに強く結びついてるの？なんでalchemistはLeadをGoldに変えようとしたわけ？ironとかquartzみたいな石からじゃなくて？単にどっちも重くて柔らかいmetalだからなのかな？
alchemistに詳しかった友達が言ってたんだけど、protonsの数が３つしか違わないからだって。初期のalchemistがそれを知ってたかは知らないけど、なんでGoldとprotonsの差が３つより少ないmetalsじゃなくてLeadを考えたのかは分からないって言ってたよ。
たぶん、Leadがfaking coinsに使われてたからじゃないかなあ。Leadの表面に薄ーくGoldを塗ったやつね。middle agesのmovieとかでcoinをカプって噛むsceneあるじゃん？あれはそれがGoldなのかLeadなのか確認するためだったんだよ。だからLeadはfakeのimpersonationだったんだね。fakeをreal dealに変えるっていうかさ。
I thought the coin biteはただindentationを残すかcheckするだけだと思ってたんだけど。How would you use it to differentiate Gold from Lead? They’re both soft.
Because alchemists were afraid of people stealing their recipes. Jabir bin Hayyan (aka Geber) the father of chemistry wrote in his own shorthand which is named after him—gibberish or jibberish.So Lead, gold, and quicksilver were not the substances their names suggest. They were codenames. The real processes have never been revealed.
no, alchemists didn’t know about protons
当時の有力説では、metalsは地中で育ち、base metalsから時間と共に変化して最終的にgoldになる。goldは変色しないからgoalと思われてたんだ。これは当時の情報からすると妥当なtheoryだった。LeadをGoldに変えるってのは、magical thinkingじゃなく、自然のプロセスをlabでspeed upしようとしてただけ。もし成功してたら、alchemical theoryのproofになっただろうね。
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coin biteのsceneは、たぶんliteratureやmoviesのclicheだってdiscussionを見つけたよ。
paperによると、20世紀初頭には多いけど、古いsourcesにはほとんどないらしい。
元ネタは19世紀のgold prospectorsがgold nuggetsとpyriteを噛んでdistinguishしてたことじゃないかって言われてるんだ。
だから、これは19世紀のauthorsが、当時の出来事をもとに昔のhistoryをspeculatingしたものかも。達人なら違いが分かるっていうのは、それっぽいdescriptionだよね。
alchemyはproto-scienceと同じくらいreligious and spiritual pursuitでもあった。occultistsはnominatively deterministicな世界観で活動。だから、metalのtransmutationはsoulのtransmutationのmetaphor。base and sinful nature（”lead”）をdivinity（”gold”）に変えるって意味。”philosopher’s stone”は両方すると信じられてた。あと…wealthy patronsからのeasy griftだったことも多い。/r/AskHistoriansに良いthreadがあるよ[0]。URLは記事を見てね。
But my original write up makes fora good story Apparently alchemists thought of gold to be a noble pure metal while lead was thought to be an immature version of gold that could be purified into the noble version of gold.
たぶんね。”これがもっとピカピカになれば…金持ちになれる”って考えてたんだろうな。でも、錬金術師はGoldの経済なんて考えてなかっただろうね。LeadみたいなありふれたものをGoldみたいな希少なものに変えられたとしても、Goldは希少じゃなくなって、長くは金持ちでいられないだろうから。
魔女がポーションのためにイモリを傷つけてなかったみたいなもんだね。’eye of newt’はマスタードシードだよ。
gibberishの提案された語源説は面白いけど、残念ながら本当じゃないね。
まさにこの記事がこう言ってるよ＞この長年の探求、chrysopoeiaとして知られるものは、鈍い灰色の比較的豊富なLeadが、長らく美しい色と希少性で切望されてきたGoldと密度が似ているという観察によって動機付けられたのかもしれない。
でもさ、密度については知ってたんだよね，それは密接に関係してるよ。
うん，彼らはすべてが根本的にearth，wind，fire，and waterからできてるって考えてたのに近かったね。
それはIridium，Platinum，Mercury，and Thaliumだろうね。”初期”の定義にもよるけど，これらの錬金術師はMercuryしか知らなかったか，せいぜいPlatinum（エジプトのGoldにPlatinumがあったけど，彼らがそれを知ってたか，不純物以上と考えてたかは不明）くらい。MercuryはGoldに変えようとしたよ。彼らはそれを他のすべての金属の元となるur-metalと考えてたんだ。でも，前の投稿者も言ってるように，いや，彼らは知らなかったよ。
Goldを塗ったLeadを本物のGoldとして騙すなら，pyriteを騙すより簡単だよね。Goldのずっと高いmelting pointはばれるけどね。彼らが変えようとしたのは原子の特性じゃなくて，melting pointやcolorみたいないくつかの特性を選んで，labでより安いGoldを作ろうとしたんだと思うよ。
これについてありがとう。ここにリンクされた記事からの引用を載せるね：
Broadly speaking，alchemical writings are not just concerned with the manipulation of physical matter；rather，alchemy can be viewed as a philosophy that synthesizes chemistry and spirituality。A common overarching idea is that transmuting materials is directly analogous to the purification of the soul - alchemists were，in general，trying to advance spiritual enlightenment as well as intellectual enlightenment。It’s important to understand this mindset in order to grasp what they were trying to achieve with metallurgy。
Gold/Platinum合金はNeal StephensonのBaroque Cycleのプロットの一つだと思うよ。それはIsaac Newtonの錬金術の実験に関係してるんだ。
