揭秘元素周期表背后的战争

作者: 鲁亦

来源: 中国科学报

发布日期: 2018-08-16

2016年5月,瑞典南部小镇Bakaskog Castle举行了一场特别的讨论会,庆祝4种新元素加入元素周期表。然而,评估新元素发现真实与否的流程和评审不达标引发了科学家的担忧。会议最后,多数科学家支持延迟宣布新元素的名称。尽管顾虑重重,新元素的正式名称还是很快对外公布了。围绕新元素的争论推动了未来新元素鉴定流程的改革。

2016年5月,瑞典南部小镇Bakaskog Castle本该一片欢乐。在诺贝尔基金会的赞助下,一些物理学家和化学家聚集在此,召开了一场特别的讨论会,为科学家评估核科学极限的全球努力提供机会,同时庆祝4种新元素在几个月前加入元素周期表。这些元素的正式名称计划在几天内正式宣布。对于发现它们的科学家和国家而言,这是一份巨大的荣誉。

虽然很多与会专家都为核科学的进展,以及这些进展所带来的大新闻激动不已,但也有相当数量的科学家感到担忧。他们担心评估新元素发现真实与否的流程有缺陷,另外也忧虑对新发现元素进行的评审不达标。一些人认为目前的证据并不足以为最具争议的两种元素——115号和117号元素进行正名。元素周期表的科学可信度岌岌可危。

在会议的最后,一位科学家提出通过举手表决来决定是否要按计划公布这些新元素的名称。这暴露出了众人忧虑的程度之深。多数科学家支持延迟宣布新元素的名称,美国俄勒冈州立大学的核化学家Walter Loveland说。

尽管顾虑重重,但是新元素的正式名称还是很快对外公布了。Nihonium(原子序数113)、moscovium(原子序数115)、tennessine(原子序数117)和oganesson(原子序数118)作为元素周期表的永久成员加入了此前发现的114种元素的大家庭。

然而这一系列围绕新元素正式命名所发生的事情使得一些研究者忧心忡忡。瑞典隆德大学的核物理学家Claes Fahlander认为实验结果终将证实moscovium和tennessine的发现。尽管如此,他坚称现在承认这些新元素的发现还为时过早。“作为科学家,我们不会盲信,我们要见到证据。”他说。

当全世界准备在2019年庆祝化学元素周期表国际年时,围绕这4种新元素的争论推动了未来新元素鉴定流程的改革。同时,这也为它们投下了不确定性的阴云——元素周期表的监管机构有可能对最新发现的元素进行重新审核。

这些争议部分源于一些化学家和物理学家之间的不和——究竟谁才是元素周期表最正统的监护人。从历史上看,化学家一直担任着这一职责,因为几百年来,他们利用化学方法发现了自然存在的各种元素。

核准或否决新元素的工作由两个姐妹组织负责:国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)和国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)。自1999年以来,这两个组织一直依靠一个特别专家小组,即联合工作组(JWP)进行评估判断。该小组由美国卡内基·梅隆大学的退休教授、核化学家Paul Karol领导。工作组通过定期重建审核有关发现新元素的声明。

最近一次重建发生在2012年,由Karol和另外4名物理学家组成,之后在2016年解散。

尽管存在种种顾虑,IUPAC和IUPAP依然决定在2016年6月宣布了4种新元素的名称。McKellar承认他原本对此做法有所疑虑,但是他所咨询的大部分物理学家和化学家都告诉他,JWP的整体结论多半是可信的。

为了打消人们的担忧,两个联合会一致通过了新的元素评审程序。根据5月份发布的修订版规范,在共同发布JWP的结论之前,IUPAC和IUPAP的主席将各自拥有审核工作组报告的机会。在具体实施上,除了《纯粹与应用化学》的评审,两个联合会还要展开独立的同行评议。

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