Η μετατροπή μολυβιού σε χρυσό ήταν επί αιώνες ένα από τα μεγαλύτερα όνειρα των αλχημιστών, το οποίο προσπαθούσαν να κάνουν πραγματικότητα όχι μέσω μαγείας, μα «ξεκλειδώνοντας» τις κρυμμένες ιδιότητες των στοιχείων- και τελικά το κατάφερε (τουλάχιστον, σε έναν βαθμό) η σύγχρονη επιστήμη.

Ερευνητές του CERN, χρησιμοποιώντας τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC- Large Hadron Collider) παρατήρησαν σε πραγματικό χρόνο μετουσίωση μολυβιού σε χρυσό. Σε σχετικό επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Journals το πρόγραμμα ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ανέφερε μετρήσεις που ποσοτικοποιούν τη μετατροπή μολυβιού σε χρυσό στον LHC.

Η μετατροπή μολύβδου σε χρυσό χαρακτηριζόταν ως «χρυσοποιΐα» και είχε ως κίνητρο την υπόθεση πως ο μόλυβδος, εφόσον είναι παρόμοιας πυκνότητας με τον χρυσό, θα μπορούσε να «πειραχτεί» έτσι ώστε να μετατραπεί στο πολύτιμο μέταλλο. Ωστόσο η πρόοδος της χημείας έδειξε πως πρόκειται για διαφορετικά χημικά στοιχεία και δεν γινόταν μέσω χημικών μεθόδων το ένα να μετουσιωθεί στο άλλο.

Με την άνοδο της πυρηνικής φυσικής στον 20ό αιώνα ανακαλύφθηκε πως βαρέα στοιχεία μπορούσαν να μετατραπούν σε άλλα είτε με φυσικό τρόπο, μέσω ραδιενεργής αποσύνθεσης, είτε στο εργαστήριο, μέσω βομβαρδισμού με πρωτόνια ή νετρόνια. Αν και έχει παραχθεί χρυσός με τεχνητό τρόπο στο παρελθόν, το πείραμα ALICE ήταν σε θέση να κάνει μετρήσεις όσον αφορά στη μετουσίωση σε χρυσό μέσω ενός νέου μηχανισμού.

Οι εξαιρετικά υψηλής ενέργειας συγκρούσεις μεταξύ πυρήνων μολύβδου στο LHC μπορούν να δημιουργούν πλάσμα κουάρκ- γλουονίου, μία θερμή και πυκνή κατάσταση ύλης που θεωρείται ότι είχε γεμίσει το σύμπαν περίπου ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά το Big Bang, οδηγώντας στην εμφάνιση της ύλης που γνωρίζουμε τώρα. Ωστόσο στις πολύ πιο συχνές αλληλεπιδράσεις όπου οι πυρήνες αστοχούν και δεν χτυπούν ούτε αγγίζουν ο ένας τον άλλον, τα έντονα ηλεκτρομαγνητικά πεδία γύρω τους μπορούν να προκαλέσουν αλληλεπιδράσεις φωτονίων με φωτόνια και φωτονίων με πυρήνες, που ανοίγουν νέους δρόμους για έρευνες.

Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που εκπέμπεται από έναν πυρήνα μολύβδου είναι ιδιαίτερα ισχυρό επειδή ο πυρήνας περιέχει 82 πρωτόνια. Η πολύ υψηλή ταχύτητα με την οποία οι πυρήνες ταξιδεύουν στον LHC (αντιστοιχώντας στο 99.999993% της ταχύτητας του φωτός) κάνουν τις γραμμές του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου να συμπιεστούν σε μια λεπτή «τηγανίτα», παράγοντας έναν βραχύβιο παλμό φωτονίων. Συχνά αυτό προκαλεί μια διαδικασία (ηλεκτρομαγνητικός διαχωρισμός) όπου ένα φωτόνιο το οποίο αλληλεπιδρά με έναν πυρήνα μπορεί να βιώνει δονήσεις στην εσωτερική δομή του, με αποτέλεσμα την εκτόξευση μικρών αριθμών νετρονίων και πρωτονίων. Για τη δημιουργία χρυσού (ένας πυρήνας με 79 πρωτόνια), πρέπει να απομακρυνθούν τρία πρωτόνια από έναν πυρήνα μολύβδου.

«Είναι εντυπωσιακό να βλέπεις πως οι εντοπιστές μας μπορούν να διαχειρίζονται συγκρούσεις που παράγουν χιλιάδες σωματίδια, ενώ είναι επίσης ευαίσθητοι σε συγκρούσεις όπου μόνο λίγα σωματίδια παράγονται κάθε φορά, επιτρέποντας τη μελέτη ηλεκτρομαγνητικών διαδικασιών “πυρηνικής μετουσίωσης”» είπε ο Μάρκο Βαν Λόιβεν, εκπρόσωπος του ALICE.

H ομάδα του ALICE μέτρησε τον αριθμό των αλληλεπιδράσεων φωτονίων- πυρήνων που οδήγησαν στην εκπομπή μηδέν, ενός, δύο και τριών πρωτονίων που συνοδεύονταν από τουλάχιστον ένα νετρόνιο- τα οποία σχετίζονταν με την παραγωγή μολύβδου, θαλλίου, υδραργύρου και χρυσού, αντίστοιχα. Αν και με μικρότερη συχνότητα από ό,τι στη δημιουργία θαλλίου ή υδραργύρου, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το LHC παράγει χρυσό με μέγιστο ρυθμό περίπου 89.000 πυρήνων ανά δευτερόλεπτο από συγκρούσεις μολύβδου με μόλυβδο στο σημείο σύγκρουσης του ALICE. Πυρήνες χρυσού αναδύονται από τη σύγκρουση με πολύ υψηλή ενέργεια και «τρακάρουν», διαλυόμενοι σε μεμονωμένα πρωτόνια, νετρόνια και άλλα σωματίδια. Ο χρυσός υπάρχει μόνο για κλάσμα δευτερολέπτου.

Η ανάλυση έδειξε πως κατά το «Run 2» του LHC (2015-2018) δημιουργήθηκαν περίπου 86 δισεκατομμύρια πυρήνες χρυσού σε τέσσερα μεγάλα πειράματα. Από άποψης μάζας αυτό αντιστοιχεί μόλις σε  29 picograms (2.9 ×10-11 g). To «Run 3» έδωσε περίπου τη διπλάσια ποσότητα, μα το σύνολο είναι και πάλι τρισεκατομμύρια φορές μικρότερο από την ποσότητα που θα χρειαζόταν για να φτιαχτεί ένα κόσμημα.