国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)正式宣布,元素周期表中将加入4个新元素——原子序数分别为113、115、117和118。这可是件大事,因为这四个元素——都在实验室合成,放射性强,还特别重——补齐了元素周期表的第七行。它们的发现也为科学家在未来合成更重、(或许)有实用价值的元素提供了可能。
每个元素都有一个原子序数,与原子核中的质子数相对应。氢的原子核中有一个质子,它的原子序数是1。2号元素氦有两个质子。这些新元素的质子数分别是113、115、117和118。包含这么多质子的原子极不稳定,无法存在于自然条件下。这是因为质子之间是相互排斥的。
制造原子序数特别高的元素只能靠撞击两个较轻的原子,默默希望它们的质子能黏在一起。“为了制造117号元素,”《科学美国人》杂志解释说,“研究者用钙核(每个原子核拥有20个质子)撞击靶核锫核(每个原子核拥有97个质子)。”但实际过程比听上去更难。锫元素(以加州伯克利市命名)极其稀有;该团队用了超过两年时间才收集到13毫克锫用于实验。
发现新元素有什么意义?其一,因为我们能。用观察数据证实科学理论很重要。这让我们基于元素周期表所做的预测更为可信。其二,因为在未来的某一天,我们也许能造出一些非常重、非常有用的新元素。量子理论推测,制造出特别重——拥有超过120个质子——同时还很稳定(不易衰变)的元素是可能的。这些元素可能存在于元素周期表尽头的“稳定岛”,没人知道它们具有什么性质。
IUPAC将115、117和118号元素的发现归功给了一支来自俄罗斯和美国的合作团队,将113号元素的发现归功给了一支日本团队。“对科学家来说,这比奥林匹克金牌更有价值,”诺贝尔奖获得者野依良治向卫报解释道。发现者可以给这个元素命名。“新元素可以根据神话形象、矿石、地名或国名、某一所有物或科学家来命名,在最终确定新的官方名称和符号之前会公示五个月时间。”Science Alert报道。