変換は、有形または無形の物質を、ある形態または状態から別のものに変更する行為である。 昔の錬金術師にとって、これはある物理的な物質を別の物質に変えることを意味し、特に鉛などの卑金属を貴重な銀や金に変えることを意味しました。 現代の科学者にとっては、核分裂や核反応によって、ある元素が別の元素に変化することを意味する。
古代の人々は金、銀、銅、鉄、錫、鉛、炭素、硫黄、水銀を扱っていましたが、化学についてはほとんど理解しておらず、それについてほとんど書くことができませんでした。 この時代、化学は科学ではなく芸術であった。 エジプト人は、キリスト教時代の初めに、化学的手順について広範囲に及ぶ文書を作成した最初の人物であり、エジプトは一般に化学発祥の地とされている。 これらの文書によると、ある物質を別の物質に変換する方法の開発が、彼らの研究の初期の主要な目的の一つであったことがわかる。 錬金術師たちは、この書物から数百年の間に、混合物や蒸留物などのさまざまな化学的操作によって、卑金属を金や銀に変える方法を開発しようと試みたのである。 例えば、鉛の鉱石からごく微量の金を生成することに成功した。 (この金は元の鉱石中に微量に含まれていたものであり、変成作用によって生成されたものではないことは明らかである）。 錬金術師の究極の愚行は、中世に「賢者の石」を探し求めたことである。 しかし、それは見つからなかった。
各元素は原子核にある陽子の数が異なるが固定されており、これを原子番号という。 このような核反応には、化学反応によって得られるエネルギーの何百万倍ものエネルギーが必要です。 つまり、錬金術師が夢見た「鉛を金に変える」ということは、化学的には不可能だったのだ。
錬金術師たちは卑金属を貴金属に変える方法を見つけることはできませんでしたが、彼らの努力の結果、多くの重要な化学的プロセスが生まれました。 たとえば、鉱石から金属を抽出し、後に商業的に重要になる多くの無機酸と塩基を作り出し、溶融、焼成、溶液、ろ過、結晶化、昇華、そして最も重要な蒸留の技術を開発したのです。 中世になると、彼らは原始的な実験の結果や断片的な情報を体系化し、物質間の化学反応を説明したり予測したりすることを試み始めた。 こうして、化学元素の概念や化学周期表の最初の原型が生まれた。
皮肉なことに、核変換は事実上錬金術師の鼻の下（または足元）で起こっていましたが、彼らはこれらの出来事を検出する方法も、利用する知識も持っていなかったのです。 核変換プロセスの発見は、1896年のアンリ・ベクレルによる放射能の発見と密接な関係がある。 核変換は、自然界に存在するトリウムとウラン (それぞれ原子番号 90 と 92) の自然放射性崩壊と、放射性
Alchema は、変換を、ベース メタルを有価金属に転換するなど、物理物質が別のものに変わることだと考えました。
その崩壊の娘生成物、すなわち自然崩壊系列。 例として、232 Thの崩壊系列を図1に示す。 上付き文字の232は原子質量（原子核に含まれる陽子と中性子の総数）を表している。 この崩壊系列では、232 Th原子核がα粒子（陽子2個と中性子2個を含むHe原子核）を自発的に放出し、プロセスを開始する。 この反応によりTh原子核は陽子と中性子が2個ずつ少ない原子核、すなわち228Raに変換される。 次に、228 Ra原子核は自発的にβ粒子（電子）を放出し、原子核中の中性子を陽子に変換し、原子質量は変わらずに原子番号が1つ増えて228 Acとなる。 このようなα崩壊とβ崩壊の連続現象が、ある元素から別の元素へ、安定な208 Pb原子核が生成されるまで続く（図1参照）。 このほかにも、235 Uから始まるアクチニウム系列と238 Uから始まるウラン系列の2つの自然崩壊連鎖が存在する。 これら3つの崩壊系列以外にも、自然界には40Kから190Ptまでの14種類の放射性同位元素が存在し、崩壊することで安定な元素に変換される。
ベクレルによる放射能の発見には、自然崩壊の連鎖による元素の転化という考えは伴っていなかった。
ベクレルが行った研究をマリー、ピエール・キュリーは様々な方法で拡張していったのです。
ウラン鉱物の放射性特性は、ウランの物理的、化学的形態によるものではなく、元素そのものの特性であることを発見した。 彼らは化学的分離法を用いて、1898年にU鉱物に付随する2つの新しい放射性物質を分離し、ポロニウムとラジウムと名付けた。 1902年、アーネスト・ラザフォードとフレデリック・ソディは、自然崩壊の連鎖の中で起きているプロセスの性質を、UとThの放射性崩壊による核変換によって新しい物質が生成されると説明した。
ラザフォード卿と彼のグループの科学者は、1919年に人工的な核変換を生成し検出した最初の人物である。 彼は214Poの崩壊で放出されるα-粒子を空気中の窒素にぶつけた。 核変換反応は、14個のN原子核がα粒子を吸収して17個のOと陽子（水素原子核）を生成するものであった。 この反応は、
14 N + 4 He → 17 O + 1 H
ラザフォード卿は、この核反応で生成された陽子を検出・識別し、核変換過程を証明することができたのです。
1934年までは、自然界に存在する放射性元素のみが研究対象でした。 しかし、その年の1月、キュリー夫人の娘イレーヌとジョリオが、ホウ素とアルミニウムの試料にポロニウムのα粒子をぶつけて放射化し、それぞれ13Nと30Pという新しい放射性物質を生成することを報告しました。 この発見は、核化学と放射化学という新しい分野を確立し、その急速な発展のきっかけとなった。
20世紀後半に原子炉と荷電粒子加速器（一般に「原子破壊装置」と呼ばれる）が開発されると、ある元素から別の元素への変換が日常的に行われるようになった。 実際、天然に存在するウランよりも原子番号の大きな合成元素が、核変換反応によって20種類ほど作られている。 つまり、錬金術師が夢見た「鉛を金に変える」ことは原理的には可能だが、核変換反応による製造コストは金の価値をはるかに超えてしまうのである。