科學人／學生哀號！新技術可合成「最重元素」 元素週期表將迎來第八行？

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超重元素是指原子序超过 103 的化学元素，它们的原子核非常大，也极其不稳定。目前已知的超重元素都是人造的，而且半衰期很短，有些甚至只有百万分之一秒 。这次，科学家们探索出创造「元素120」的可行路径，它将是目前已知最重的元素，甚至可能为元素周期表开辟新的第八行！

这项令人振奋的研究成果近期发表在顶尖物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。研究团队来自美国加州劳伦斯柏克莱国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory, LBNL）和瑞典隆德大学（Lund University），他们采用了一种全新的技术来合成超重元素。

非双魔数碰撞，合成超重元素

科学家们利用LBNL的回旋加速器，将带电的钛离子束轰击到钸同位素上，成功合成出了超重元素「𫟷」（Lv，原子序116）。这次实验的特别之处在于，他们使用了一种非「双魔数」的碰撞系统，这是首次利用这种方法合成出最重的元素之一。

什么是「双魔数」呢？ 「双魔数」是指质子和中子数量都为「魔数」（magic number）的原子核，魔数是指原子核中质子数和中子数的某个特定数值，当质子数或中子数为魔数，或者二者均为魔数时，原子核会显示出较高的稳定性。例如质子数82、中子数126的铅同位素Pb-208，就具有双魔数，从而显得异常稳定。

过往合成超重元素通常都采用「双魔核」的碰撞系统，但本研究证明，即使并非「双魔核」，也有可能合成出超重元素，这为合成更重的元素，例如元素 120（Unbinilium），开辟了新的途径！

探索未知，前往稳定岛

研究人员认为，这种新技术可以用来合成元素 120（Unbinilium），方法是将钛离子束轰击到比钸更重的鉲（Cf，原子序98）同位素上。他们预估，合成元素 120 所需的时间将是这次合成𫟷的 10 倍左右 ，至少要半年以上。

为什么科学家们如此执著于合成自然界不存在的超重元素呢？ 因为理论模型预测，在元素周期表的尽头，可能存在一个神秘的「稳定岛」（island of stability）！在「稳定岛」上的超重元素，虽然仍然具有放射性，但它们的半衰期将比其他超重元素长得多，最理想可能长达一年，具有实际应用的价值。

如果能够合成出元素 120（Unbinilium），并证实「稳定岛」的存在，将为超重元素的研究开启全新的可能性。然而，研究团队成员、LBNL的核子科学家波尔（Jennifer Pore）也坦言，探索未知领域总是充满挑战，没有人能保证物理定律会按照我们的预期运作。

让我们拭目以待，期待科学家们早日揭开「稳定之岛」的神秘面纱！

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（本文出自2024.11.08《科学人》网站，未经同意禁止转载。）