元素周期表外还有稳定的元素吗？
⻔捷列夫原⼦量对已知元素进⾏排列，并注意到随着原⼦量的增加，化学性质会周期性地重复出现。我们现在知道，化学性质取决于价电⼦的数量。每向原⼦核添加⼀个质⼦，价电⼦就会增加⼀个，直到电⼦层被填满。尽管他不了解质⼦，但⻔捷列夫确实注意到了他的元素周期表中的空⽩。他正确地将这些空⽩解释为尚未发现的四种元素，甚⾄能够预测它们的许多属性。
随着时间的推移，这些元素中的三种被发现了：钪、镓和锗。但是仍然缺少⼀种元素，就在钼和钌之间，我们发现它必具有43个质⼦的原⼦核。七⼗年来，化学家⼀直在寻找43号元素，但在⾃然界中⽆处可寻。但它最终被发现了，但不是在⾃然界中。1937年，意⼤利物理学家Emilio Segrè得到了⼀些钼箔，这些钼箔曾是欧内斯特·劳伦斯新发明的回旋加速器的⼀部分。
箔在加速器中呈现放射性，Segrè和他的Carlo Perrier能够证明，⼀些钼获得了质⼦转化为43号元素。他们以希腊语“艺术”⼀词命名新元素为Technetium，中⽂名为锝。它是⼀种银灰⾊⾦属，化学性质介于锰和钌之间，元素周期表中位于锰之下和钌之上。
那么，当所有其他元素都可以在⾃然界中找到时，为什么我们必须⼈⼯⽣产锝呢？实际上锝也可以在⾃然界中产⽣，它是在超新星爆炸中形成的。但锝⾮常不稳定，以⾄于当地球从死星的碎屑中得到材料时，所有的锝早已消失。元素可能不稳定的想法的⼀个更常⻅的术语是放射性，我们倾向于将其与铀和钚等⾮常重的元素联系起来。但实际上元素周期表上的任何元素都可能不稳定。更准确地说，元素周期表上的每个元素都有不稳定的同位素。
“同位素”是指具有不同中⼦数量的同⼀元素的不同版本。例如，⼀个碳原⼦的原⼦核中有6个质⼦。碳-12有6个中⼦，它⾮常稳定。⽽碳-14有8个中⼦，它⾮常不稳定，它有⼀个多余的中⼦在放出电⼦和中微⼦后转变成质⼦，从⽽将其转变为氮。每种元素都有不稳定的同位素，有些元素只有不稳定的同位素，较⼤的原⼦序数往往会产⽣较少的稳定同位素和较短的半衰期。
具有超过118个质⼦的元素衰变得如此之快，以⾄于我们从未在实验室中检测。
事实上，稳定性取决于原⼦核中质⼦和中⼦之间的平衡。你可能会认为，经过⼀个半世纪的核物理学思考，我们已经弄清楚了所有这些规则。但实际上原⼦核的动⼒学是如此复杂，以⾄于需要复杂的计算机建模才能理解，然⽽许多谜团仍然存在。原⼦核是极端⼒量处于微妙平衡的地⽅。
⼀⽅⾯，我们有电磁⼒试图将所有带正电的质⼦分开，并且由于质⼦的距离很近，所以这种排斥⼒很⼤。另⼀⽅⾯，我们有更强⼤的核⼒将核⼦聚集在⼀起，它涉及在核⼦之间发送虚夸克包——介⼦。但重要的是要知道强⼒是短程效应，如果原⼦核变得太⼤，强⼒就⽆法将其保持在⼀起，各种类型的核衰变就不可避免。
强⼒虽然很强⼤，但在真正起作⽤的短短距离内，⼒量却没有太⼤的变化。然⽽，两个电荷越接近，电磁⼒就会越强。
这意味着如果质⼦靠得太近，电磁⼒可以压倒强⼒，这是破坏原⼦核稳定性的另⼀种⽅式。这就是中⼦起作⽤的原因，它们有助于隔开质⼦，从⽽使强⼒强于电磁⼒。对于较⼩的原⼦核（原⼦序数最多为20），质⼦和中⼦的均匀分布通常是最稳定的。但对于较重的元素，需要越来越多的中⼦来提供缓冲，达到1.5或更⾼的中⼦与质⼦⽐。
但这只是稳定性理论的⼀部分，它没有解释为什么单个中⼦的差异可能意味着稳定性的巨⼤差异，它也没有解释为什么锝没有稳定同位素。
要理解这⼀点，我们必须超越将原⼦核表示为⼀团混乱的质⼦和中⼦的想法。我们必须将这些核⼦视为具有能级，就像电⼦⼀样。⾼中化学课上讲过的：如果⼀个电⼦壳层有⼋个电⼦，它就是稳定的。
类似的，有⼀些可以完成核壳的幻数，中⼦是2、8、20、28、50、82、126，质⼦是2、8、20、28、50、82、114。原⼦核越接近这些数字，它就越稳定。这些幻数都是偶数，那是因为核⼦根据它们的量⼦⾃旋配对，向上⾃旋和向下⾃旋导致净零⾃旋。这种⾃旋耦合意味着，即使质⼦或中⼦的数量不是幻数的，原⼦核仍然倾向于拥有偶数个质⼦，或者偶数个质⼦加中⼦。拥有未抵消⾃旋的质⼦或中⼦似乎不利于稳定性。
那这是否可以解释锝的不稳定性？当然，我们可以看出43不是质⼦的幻数，但是它附近的奇数元素，如47个质⼦的银，具有⾮常稳定的同位素。即使给锝⼀个特定的中⼦数使它核⼦数为偶数也不济于事，例如，锝-96会在不到⼀⼩时内衰变。所以除了中⼦填充、核壳填充和⾃旋耦合之外，似乎还有更多神秘的⼒量在起作⽤。事实证明，没有⼀套简单的原则可以确定核稳定性。有太多因素在起作⽤，解决这个问题的唯⼀⽅法就是模拟原⼦核。
我们使⽤密度泛函理论等计算技术在这⽅⾯取得了⼀些显着的成功。这些模型仍然不完美，但它们做出了很多我们已经验证过的预测，还有⼀些我们还没有验证过的预测，例如稳定岛。
当我们将实验数据与我们的模拟相结合时，我们可以制作这样的图表，在这⾥我们可以看到这些幻数。质⼦数为幻数的元素具有更稳定的同位素，⽽中⼦数接近幻数的元素往往有更多的同位素。模式出现了，但并没有为我们提供产⽣稳定核所需条件的清晰规则。
那么，是否还有元素周期表上没有的元素呢？我们的计算表明，当前元素周期表之外的质⼦和中⼦可能有更多的幻数，我们的计算机模拟也同意这个观点。我们不确定这些幻数是多少，但显然它们在中⼦184和质⼦126附近，它们的半衰期可能为数百万年。