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Gibt es künstliches Gold?

Ob sich Gold künstlich herstellen lassen kann, beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Tatsächlich ist es theoretisch möglich, Gold auf künstlichem Wege herzustellen, indem man Kernreaktionen einsetzt, um andere Elemente in Gold zu verwandeln. Dies geschieht durch die sogenannte Transmutation, bei der die Atomkerne eines Elements verändert werden. In der Praxis ist dieser Prozess jedoch extrem aufwendig und teuer. Zwar konnte man in Laboren schon geringe Mengen Gold durch die Bestrahlung von Quecksilber oder anderen Elementen erzeugen, doch die Kosten übersteigen den Wert des gewonnenen Goldes bei Weitem. Künstlich hergestelltes Gold ist daher wirtschaftlich nicht rentabel und spielt keine Rolle in der Goldproduktion.
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Historische Ansätze zur Herstellung von Gold
Die Herstellung von Gold fasziniert die Menschheit seit Jahrtausenden. In der Antike und im Mittelalter waren es vor allem Alchemisten, die davon träumten, gewöhnliche Metalle wie Blei in Gold zu verwandeln. Diese Suche nach der sogenannten Transmutation war eng verbunden mit der Legende des „Steins der Weisen“, einem mystischen Stoff, der angeblich in der Lage war, nicht nur unedle Metalle in Gold zu verwandeln, sondern auch ewiges Leben zu verleihen. Alchemisten in Europa, China und dem arabischen Raum arbeiteten jahrhundertelang an der Entdeckung dieses Steins und der Formel zur Goldherstellung, doch ihre Bemühungen blieben erfolglos. Die chemischen Verfahren, die sie entwickelten, führten zwar zu Fortschritten in der Metallurgie und frühen Chemie, doch die Umwandlung von Metallen blieb ein unerfüllter Traum.
Mit der Entwicklung der modernen Wissenschaft, insbesondere der Atom- und Kernphysik im 20. Jahrhundert, rückte die Idee der künstlichen Goldherstellung in greifbarere Nähe. Die Entdeckung der Radioaktivität und das Verständnis der Kernreaktionen eröffneten neue Möglichkeiten. Wissenschaftler erkannten, dass es theoretisch möglich war, Atome eines Elements in ein anderes zu verwandeln, indem man den Atomkern veränderte. Die erste dokumentierte Transmutation gelang 1919, als der Physiker Ernest Rutherford Stickstoff in Sauerstoff umwandelte. Diese Entdeckung legte den Grundstein für spätere Versuche, Gold durch die Umwandlung von Quecksilber herzustellen. Trotz dieser wissenschaftlichen Fortschritte blieb die künstliche Herstellung von Gold eine extrem aufwendige und teure Angelegenheit, weit entfernt von der wirtschaftlichen Realität, die sich die Alchemisten einst erträumt hatten.

Moderne Wissenschaft: Transmutation
Die moderne Wissenschaft hat durch die Entdeckung der Kernphysik und der Radioaktivität gezeigt, dass die Umwandlung von Elementen – die sogenannte Transmutation – tatsächlich möglich ist. Bei der Transmutation handelt es sich um einen Prozess, bei dem die Zusammensetzung des Atomkerns eines Elements verändert wird. Dadurch wird das ursprüngliche Element in ein anderes umgewandelt. Dies kann beispielsweise durch den Beschuss eines Atomkerns mit Neutronen oder Protonen geschehen, was dazu führt, dass sich die Anzahl der Protonen im Kern ändert – und somit auch das Element. Da die chemischen Eigenschaften eines Elements durch die Anzahl der Protonen im Kern bestimmt werden, ist die Veränderung der Protonenzahl der Schlüssel zur Umwandlung eines Elements in ein anderes.
Für die Herstellung von Gold wurde dieser Ansatz bereits in der Mitte des 20. Jahrhunderts in Experimenten untersucht. Eines der bekanntesten Experimente fand in den 1920er Jahren statt, als der japanische Physiker Hantaro Nagaoka Quecksilberatome mit Neutronen beschoss, um sie in Gold umzuwandeln. Bei diesem Prozess durchläuft Quecksilber, das im Periodensystem eine Ordnungszahl von 80 hat, eine Reaktion, die dazu führt, dass es ein Proton verliert und in Gold, mit der Ordnungszahl 79, umgewandelt wird. Ähnliche Experimente wurden später auch mit anderen Metallen wie Bismut durchgeführt.
Trotz der theoretischen Machbarkeit ist die Transmutation von Metallen in Gold eine extrem aufwendige und teure Angelegenheit. Diese Prozesse erfordern enorme Mengen an Energie, wie sie in Teilchenbeschleunigern oder Kernreaktoren erzeugt werden. Selbst wenn es gelingt, kleine Mengen Gold herzustellen, sind die Kosten für die eingesetzte Technologie und Energie um ein Vielfaches höher als der Wert des gewonnenen Goldes. Daher bleibt die künstliche Herstellung von Gold zwar ein wissenschaftlicher Erfolg, aber wirtschaftlich unbedeutend. Der Aufwand und die Kosten übersteigen bei weitem den Nutzen, sodass die Transmutation heute eher in der Grundlagenforschung als in praktischen Anwendungen zum Einsatz kommt.

Technische Herausforderungen und Kosten
Die Transmutation von Elementen, insbesondere die Herstellung von Gold, stellt enorme technische Herausforderungen dar. Der Prozess erfordert hochentwickelte Technologien wie Teilchenbeschleuniger oder Kernreaktoren, um die Atomkerne eines Elements gezielt zu verändern. Diese Geräte erzeugen Teilchenstrahlen mit extrem hohen Energien, die benötigt werden, um die Protonen oder Neutronen eines Atomkerns zu verändern. Der Beschuss eines Elements wie Quecksilber mit Neutronen kann theoretisch zur Umwandlung in Gold führen, aber die Steuerung und Durchführung dieser Reaktionen ist sehr komplex. Die Infrastruktur, die dafür nötig ist, ist nicht nur technisch anspruchsvoll, sondern auch extrem teuer im Betrieb.
Teilchenbeschleuniger wie der Large Hadron Collider (LHC) am CERN sind riesige und kostspielige Anlagen, die für die Durchführung solcher Experimente notwendig wären. Auch Kernreaktoren, die eine gleichmäßige Neutronenquelle zur Verfügung stellen können, erfordern einen hohen Energieaufwand und sind mit strengen Sicherheitsmaßnahmen und regulatorischen Vorgaben verbunden. Neben der aufwendigen Technologie kommt hinzu, dass der Prozess selbst ineffizient ist. Die Ausbeute an Gold, die durch Transmutation gewonnen werden kann, ist verschwindend gering, da nur ein kleiner Bruchteil der bestrahlten Atome tatsächlich in Gold umgewandelt wird.
Im Vergleich dazu ist der natürliche Abbau von Gold, obwohl er mit Umweltbelastungen und hohen Kosten verbunden ist, weitaus wirtschaftlicher. Der Goldabbau in Minen kann auf bekannte und bewährte Technologien zurückgreifen und erlaubt es, große Mengen Gold auf einmal zu fördern. Während die Kosten für die Goldgewinnung aus Erzen stark schwanken, sind sie in der Regel um ein Vielfaches niedriger als die Kosten für die künstliche Herstellung von Gold. Beispielsweise liegt der Marktpreis für Gold etwa bei 60 bis 70 Dollar pro Gramm, während die Herstellungskosten für künstliches Gold durch Transmutation Tausende von Dollar pro Gramm übersteigen würden.
Künstliche Herstellung von Gold keine Alternative
Die künstliche Herstellung von Gold stellt keine wirtschaftliche Alternative zum natürlichen Goldabbau dar, weil der Prozess der Transmutation technisch äußerst aufwendig und extrem kostenintensiv ist. Um Gold künstlich herzustellen, müssten Atome eines anderen Elements, wie zum Beispiel Quecksilber oder Bismut, durch Kernreaktionen in Gold umgewandelt werden. Dies erfordert den Einsatz von hochentwickelten Geräten wie Teilchenbeschleunigern oder Kernreaktoren, die in der Lage sind, Neutronen oder andere Teilchen mit enormer Energie auf die Atomkerne zu schießen. Diese Geräte sind nicht nur teuer in der Anschaffung, sondern auch sehr energieintensiv im Betrieb. Der Aufwand, der benötigt wird, um winzige Mengen Gold auf diese Weise zu erzeugen, steht in keinem Verhältnis zu dem wirtschaftlichen Nutzen.
Darüber hinaus ist die Ausbeute bei der Transmutation sehr gering. Nur ein kleiner Teil der bestrahlten Atome wird tatsächlich in Gold umgewandelt, während der Großteil des Ausgangsmaterials unberührt bleibt. Selbst in optimalen Laborbedingungen ist es bisher nur gelungen, winzige Mengen Gold herzustellen, die den enormen technischen und energetischen Aufwand nicht rechtfertigen. Die Herstellungskosten für künstliches Gold übersteigen bei Weitem den Marktwert von natürlich vorkommendem Gold, das durch Bergbau gewonnen wird.
Im Gegensatz dazu ist der natürliche Goldabbau zwar ebenfalls mit hohen Kosten verbunden, jedoch sind die Erträge in den Minen ungleich höher. Goldvorkommen können in großen Mengen abgebaut und relativ einfach weiterverarbeitet werden, wodurch der natürliche Bergbau immer noch die rentabelste Methode der Goldgewinnung darstellt. Zudem sind die Verfahren im Bergbau jahrhundertelang erprobt und technologisch ausgereift, was im Gegensatz zu den aufwendigen, experimentellen Verfahren der Transmutation steht.