制造新元素

去年，德国科学家开始合成宇宙中已知的最重元素：119 号元素。他们花了 5 个月的时间尝试将两种较轻元素的原子融合，形成一个原子核中有 119 个质子的大原子。像其他人为合成的超重元素（质子数为 103 或更多）一样，119 号元素的衰变时间瞬间增加。科学家们力图合成更重的元素以赢得赞誉（冷战期间，美国和苏联科学家经常为他们的发现争执不休）并了解控制原子核行为的过程。自年底结束实验以来，德国研究人员一直在筛选数 TB 的数据以寻找 119 号元素的线索。如果他们找到证据，科学家们不仅将获得命名该元素的权利，还将做一些更不寻常的事情：在元素周期表中增加新的一行。

119号元素的配方

1）加速
德国达姆施塔特 GSI 亥姆霍兹重离子研究中心的线性粒子加速器将一束电离钛束以超过 6700 万英里每小时（相当于光速的 10%）的速度沿 400 英尺长的管道加速。

2）碰撞
五个月来，电离钛束撞击了布满锫原子的靶子。科学家预测，每撞击几十亿次，就会有一个含有 22 个质子的钛原子以合适的速度和位置与靶子相撞，并与含有 97 个质子的锫原子融合，形成一个含有 119 个质子的新原子。

3）分离
新形成的超重原子质量更大，移动速度也比电离的钛慢得多——仅为光速的 2%。它们对磁场的反应也不同。利用强大的磁铁，科学家可以将 119 号元素从钛中引向探测器。

4）检测
元素 119 的原子嵌入硅探测器中。新元素具有放射性，当它在探测器中时，它会以可预测的方式释放出阿尔法粒子（两个质子和两个中子）。探测器记录这些衰变，科学家用它们来证明新元素的存在。

数字

重元素发现简史

1）43号
锝
1937 年，埃米利奥·塞格雷 (Emilio Segrè) 制造出了第一种人工合成元素锝。锝只有 43 个质子，是没有稳定同位素的最轻元素。*

2）92号
铀
从1789年发现铀元素到1896年法国物理学家安托万·贝克勒尔发现铀的放射性，已过去100多年。

3）第93-103号
镎-镄
1940 年，伯克利物理学家制造出第 93 号元素，这是第一种比铀重的元素。后来它被命名为镎。随后又制造出第 94 号元素钚。1940 年至 1961 年间，物理学家制造出第 95 至 103 号元素。

4）第104-106号
钌–海博格
1966 年至 1974 年间，苏联和美国研究人员争夺 104 至 106 号元素的荣誉。美国人获得了 104 和 106 号元素，而俄罗斯人获得了 105 号元素。

5）第107-112号
硼-哥白尼
1981 年，GSI 亥姆霍兹重离子研究中心的研究人员首次确认了 107 号元素。在接下来的 15 年里，他们又合成了 108 至 112 号元素。

6）第113-118号
Ununtrium–Ununoctium
2003年至2011年间，利弗莫尔国家实验室和俄罗斯联合核研究所的科学家合作发现了113至118号元素。

7）119号？

常见问题

有多少种元素？
模型预测最重元素的质子数将高达 126。如果质子数超过这个数字，原子核就会变得非常不稳定，无法结合在一起。模型还表明，在超重元素中存在一个稳定岛，即元素周期表中原子核不易发生放射性衰变的原子。

这些名字有什么含义？
国际纯粹与应用化学联合会批准每个元素的名称。这个过程需要数年时间，部分原因是研究小组必须验证初步实验结果。在等待永久名称期间，超重元素会获得拉丁文占位符。元素 117 被称为 ununseptium，结合了拉丁文单词“一” 、 “一”和“七” 。

本文最初发表于 2013 年 5 月的《大众科学》 。点击此处查看该杂志的其他内容。

*本文的早期版本错误地指出锝是唯一比铀轻的放射性元素。我们对此错误深表遗憾。