国际科学家竞相创造宇宙中最重元素

两个国际团队正在竞相创造宇宙中最重的元素。超重元素是元素周期表底部的元素，原子序数（质子数）超过 104。之前最重的元素，暂时称为 ununoctium，于 2002 年“发现”，这两个团队现在正试图制造元素 119 和 120。

奥斯陆大学核化学教授 Jon Petter Omtvedt 正在与来自西欧、日本和美国的科学家合作，在德国 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung 进行实验。另一支团队由俄罗斯和美国科学家组成，他们在俄罗斯杜布纳的联合核研究所工作。“竞争非常激烈，”Omtvedt 说。“超重元素非常不稳定，很难制造。这就像在外太空发现某种未知的东西。”

制造出一种新元素的单个原子并不足以被认可为发现了新元素。实验结果需要重复。“除非另一个实验室成功重现该实验，否则没有人会获得认可。在最坏的情况下，可能需要几十年的时间才能验证实验，”奥姆特维特说。超重元素越重，制造所需的时间越长，保持完整的时间也越短。元素 106 的单个原子在首次发现时可在一小时内生成，该原子在 20 秒内衰变为更轻的元素。元素 118 的原子可在一个月内生成，其半衰期（一半衰变之前的时间）仅为 1.8 毫秒。

两周前，田纳西州橡树岭国家实验室的核物理学家们制造了 20 毫克的高放射性元素锫。每个争夺 119 号元素的团队都会得到 10 毫克的锫。他们将用钛原子束轰击一块充满锫原子的金属板。这些团队的工作时间非常紧张。锫的半衰期只有 320 天，320 天过后，他们样本的一半将转化为其他元素。“制造强钛束极其困难。为了实现这一目标，我们有一些不会与他人分享的秘密，”奥姆特维特说。

创造超重原子的基本原理很简单：将一种元素的原子撞击另一种元素的原子，它们的质子会累积起来形成一个新元素。钛的 22 个质子与锫的 97 个质子会结合在一起，形成一个有 119 个质子的原子，也就是 119 号元素的原子。不过大多数时候，原子会碰撞、破碎或部分摧毁。但很少，“每月不到一次”质子会碰撞形成完整的原子。检测这种罕见事件是一项挑战。“你必须在金属板上探测到这个原子，那里每秒发生超过 100,000 次多余事件，”奥姆维特说。检测新原子的唯一方法是观察它衰变时发出的放射性辐射。只有当新元素消失后，才会有它存在的证据。

“我们正在实验可能的最前沿进行研究，”奥姆特维特说。“为了研究最重的元素，我们必须将现有技术发挥到极致，甚至更进一步。”

科学日报