在古代中世紀鍊金術士夢想能透過鍊金術的方式將鉛這類賤金屬轉化為黃金，如今這一夢想在現代物理的殿堂：歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）中獲得了實現。根據近期發表於《Physical Review》期刊的研究，ALICE（A Large Ion Collider Experiment；大型離子對撞機實驗）合作團隊首次系統性地量測到鉛原子核在極高能量的粒子碰撞下轉變為黃金原子核的現象。
鍊金術成真：歐洲核子研究中心 ALICE 實驗證實鉛能轉化成黃金
古代鍊金術士長期追尋「點金術」（chrysopoeia），試圖以古老的化學手段將鉛變成金，他們或許注意到鉛與黃金密度相近，外觀雖天差地遠，但卻給人一種「可轉化」的錯覺。然而，直到現代化學與元素週期表出現後，人類才明白鉛與黃金屬於不同的元素，光靠化學手段無法轉變它們的原子結構。真正為鍊金術提供現實基礎的是現代的核子物理學。隨著放射性衰變、粒子束轟擊等技術的發展，科學家已證實重元素可在實驗室條件下轉變為其他元素。然而即使直到今日，這類轉換過程依然效率極低、成本高昂，難以規模化操作。
ALICE的最新研究聚焦於一種被稱為「超周邊碰撞」（ultra-peripheral collisions, UPC）的獨特現象。當兩個鉛原子核在LHC中以極接近光速（達99.999993%光速）對撞但未直接接觸時，彼此間的強大電磁場便會誘發一系列量子互動。
由於鉛原子核含有82個質子，產生的電磁場極其強烈。在如此高速下，電場被壓縮成極薄的「光子餅狀結構」，這會短暫釋放大量高能光子，進而觸發「電磁解離」（electromagnetic dissociation）過程。當高能光子與鉛原子核互動時，會激發其內部震盪，造成質子與中子的脫離。只要從鉛（82質子）中移除3個質子，即可形成擁有79質子的黃金原子核。
ALICE使用了「零度熱量計」（Zero Degree Calorimeters, ZDC）來精準偵測這些難得一見的反應，這些儀器專門用來量測粒子沿束軸方向射出的中子與質子，是識別電磁解離事件的關鍵設備。實驗人員根據ZDC所記錄的事件，統計出光子與鉛原子核作用後導致的質子脫離數量，並將其與可能形成的元素對應：
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0個質子脫離 ⇒ 鉛（Pb）
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1個質子脫離 ⇒ 鉈（Tl）
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2個質子脫離 ⇒ 汞（Hg）
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3個質子脫離 ⇒ 黃金（Au）
ALICE團隊發言人Marco Van Leeuwen表示：「我們的探測器不僅能處理產生上千個粒子的正面碰撞，亦能敏銳察覺僅產生數個粒子的輕微交互，讓研究電磁引發的核轉化過程成為可能。」
雖然這項實驗技術上實現了鉛轉金，但其產率極低且轉化後的黃金壽命極短。根據ALICE分析，LHC在第二次運行期（2015–2018）共產生了約860億個黃金原子核，總質量僅約29皮克克（2.9 ×10^-11 克），僅為一根頭髮質量的數兆分之一。而且這些黃金原子核具有極高動能，會沿著粒子束路徑撞擊對撞機內壁或膠合器，瞬間碎裂為質子、中子與其他次級粒子。事實上，這些黃金原子存在的時間不到十億分之一秒。
到了LHC第三次運行期，隨著碰撞亮度提高與設備升級，黃金產率幾乎翻倍，達每秒約89,000個原子核。儘管如此，這些黃金的總質量仍遠不足以製成一枚戒指。
這項研究不僅是核轉化的觀察實例，更為理論物理提供驗證基礎。ALICE團隊成員Uliana Dmitrieva表示：「這是首次實驗性地系統偵測並分析LHC中黃金產生的過程，歸功於ALICE ZDC的獨特性能。」另一位成員John Jowett補充：「這些結果有助於驗證與優化電磁解離的理論模型。這些模型對於理解粒子束損失機制至關重要，而這正是影響LHC與未來加速器效能的核心挑戰之一。」