Về mặt kỹ thuật, con người có thể tạo ra vàng trong phòng thí nghiệm bằng cách thay đổi cấu trúc nguyên tử của vàng. 

Cụ thể: Một nguyên tử vàng có số hiệu nguyên tử 79, nghĩa là chứa 79 proton trong hạt nhân. Về mặt lý thuyết, việc thêm 1 proton vào bạch kim (có số hiệu nguyên tử 78); hoặc loại bỏ 1 proton khỏi thủy ngân (có số hiệu nguyên tử 80) là có thể tạo ra vàng NHƯNG quy trình này cực kỳ phức tạp, tốn kém và không thực tế về mặt kinh tế. 

Trong thí nghiệm của nhà hóa học người Mỹ Glenn T. Seaborg (người nhận giải Nobel Hóa học năm 1951) vào năm 1980, nhóm của ông đã sử dụng lò phản ứng hạt nhân để biến một lượng nhỏ thủy ngân thành vàng. 

Tuy nhiên, quá trình này mất hàng tuần, tiêu tốn năng lượng khổng lồ và chỉ tạo ra một lượng vàng cực nhỏ, không đủ để bù đắp chi phí. Vàng tạo ra cũng chứa đồng vị phóng xạ, đòi hỏi xử lý thêm.

"Thí nghiệm này sẽ tốn hơn một triệu tỷ đô la (1.000.000.000.000.000) cho một ounce vàng", Glenn T. Seaborg nói với hãng thông tấn Associated Press năm đó. Giá hiện hành cho một ounce vàng vào thời điểm đó là khoảng 560 đô la, Scientificamerican thông tin.

Quá trình tạo ra vàng có những thách thức gì?

Vượt qua rào thế Coulomb: Để thay đổi cấu trúc nguyên tử (như chuyển thủy ngân hoặc bạch kim thành vàng), các hạt mang điện tích (như proton) phải được bắn vào hạt nhân mục tiêu. Hạt nhân của nguyên tử có điện tích dương, tạo ra lực đẩy tĩnh điện mạnh (rào thế Coulomb). Để vượt qua lực này, các hạt cần được gia tốc đến vận tốc rất cao, đòi hỏi máy gia tốc hạt hoặc lò phản ứng hạt nhân với năng lượng lớn. 

Thay đổi số proton: Vàng có 79 proton, trong khi các nguyên tố gần nó trong bảng tuần hoàn (như thủy ngân 80 proton hoặc bạch kim 78 proton) cần được thay đổi số proton. Quá trình này thường liên quan đến các phản ứng hạt nhân như bắt neutron hoặc phân rã beta, cả hai đều cần điều kiện năng lượng cao để kích hoạt. 

Phân hạch hoặc tổng hợp: Một số phương pháp có thể sử dụng các phản ứng tổng hợp hoặc phân hạch để tạo ra vàng, nhưng những phản ứng này cũng tiêu tốn năng lượng lớn do cần duy trì các điều kiện cực đoan (nhiệt độ và áp suất cao). 

Tất cả những cơ chế này yêu cầu các thiết bị công nghệ cao như máy gia tốc hạt, lò phản ứng hạt nhân, cùng hệ thống làm mát và kiểm soát an toàn. Điểm chung của chúng là yêu cầu năng lượng cực cao. Điều này gây gánh nặng lên nguồn điện và môi trường.

Năng lượng cực cao: Chìa khóa tạo ra vàng 

Để tạo ra vàng, năng lượng cần thiết có thể tương đương với hàng trăm hoặc hàng nghìn megawatt-giờ điện, tùy thuộc vào quy mô của thí nghiệm. 

Để so sánh, một nhà máy điện hạt nhân trung bình sản xuất khoảng 1.000 MW điện mỗi giờ, và việc sử dụng một phần lớn năng lượng này chỉ để tạo ra một lượng nhỏ vàng là không kinh tế.

Hơn nữa, năng lượng cần thiết để tạo ra một lượng vàng nhỏ bé vượt xa giá trị kinh tế của vàng đó. Ví dụ, chi phí điện năng và vận hành máy gia tốc để tạo ra vài miligam vàng có thể lên đến hàng triệu USD, trong khi vàng thô có giá khoảng 80 USD/gram (tính đến năm 2025).

Ngoài ra, khai thác vàng từ mỏ hoặc tái chế vàng từ thiết bị điện tử tiêu tốn năng lượng ít hơn nhiều. Đó là chưa kể nhiều phản ứng hạt nhân tạo ra các đồng vị phóng xạ không mong muốn, đòi hỏi xử lý thêm, làm tăng chi phí năng lượng và tài nguyên. 

Tháng 5/2025, các nhà vật lý tại Máy gia tốc hạt lớn (LHC) của Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu (CERN) đã thành công trong việc biến chì thành vàng cực nhỏ (29 picogram, hay 29 phần nghìn tỷ gram). Tuy lượng vàng chỉ tồn tại trong một khoảnh khắc ngắn ngủi (một phần nhỏ giây), thí nghiệm này đã cung cấp một cái nhìn sâu sắc đầy hấp dẫn vào thế giới vật lý hạt nhân.