探測118號元素——這是我們終結嗎?

材料牛注：加利福尼亞的重金屬研究員Shaugnessy和俄羅斯的JINR實驗室聯合探索新元素，新元素的發現及產生需要可能會花費數十年的精力，最終他們的付出取得了回報，獲得了為116號元素鉝的命名的榮譽；在新的核反應過程中，他們又發現了第117號元素，難道這就是終點了嗎？JINR實驗室在今年會推出一款更強大的回旋加速器，但有實驗跡象表明，超過118的元素并不存在。

宇宙中大多數已知元素都是恒星爆炸中產生的，歷經數年被人類發現。在十八、十九世紀中，化學家們很享受新元素的發現過程，這些元素就會被加入到周期表中。1898年，William Ramsay 、Morris Travers 、Neon 和 Xenon 分離出氪、氖和氙，建立的惰性氣體元素將繼續推動光、激光、攝影的發展。

但現在，這個元素分離過程需要在10億美元的機器上的完成，創造一些可以在幾秒內存在的元素。

加利福尼亞的勞倫斯國家實驗室的重金屬研究員Shaughnessy：“這非常需要耐心，也十分令人興奮，但付出終究有回報，如何理解元素的產生，在某種程度上意味著探索宇宙是如何發展的。”

新篇章

2016年1月，四種新的元素已經由國際純化學與應用化學聯合會（IUPAC）確認，完成元素周期表的第七行。這是幾十年來最重大的改革，導致世界上的教科書變得過時了。

其中三個元素的歸功于Shaughnessy的團隊及其合作伙伴，她的研究團隊在最后的六次報告中提出了五次，并獲得了116號元素鉝的命名的榮譽。這是20多年研究的回報。

元素在周期表中列出的原子數，它對應于其核中的質子數（帶正電荷的粒子）。最重的天然元素是鈾，有92個質子，超過它的超重元素，只能通過合成來實現。由于這些元素的質子質量導致其具有高度的不穩定性，可以產生核分裂。 創建超級重元素需要核聚變，融合在一起形成一個新的元素，這項研究由Shaughnessy團隊及其合作伙伴俄羅斯的JINR實驗室所掌握。

核試驗

在這些不穩定元素的探索中，研究員利用回旋加速器中兩個輕元素的撞擊產生數十億的微觀粒子，寄希望于兩個粒子之間融合，實驗過程需要數個月。

每一種情況下，該團隊使用元素的原子數，逐漸增加到預期數目。這個尚未命名的117號元素由鈣原子發射束產生，含有20個質子，在锫層，含97個質子。

每當出現一個成功的融合，在到達探測器內襯硅傳感器之前，新的元素將被送至一個分離器，過濾掉任何其他粒子。然后這些傳感器發出電信號，科學家們盡快解碼，然而通常在幾秒內這些不穩定的元素會迅速衰減，大多數的信號意味著一無所獲，只是代表背景粒子，或假事件。

Shaughnessy指出：“我們必須找到一種新元素的識別標志，如果我們幸運的話，在正確的時間、正確的地點，在兩三次實驗過程中就會獲得相同的信號，這些信號很可能來自同一元素。”

在這一點上，合作是關鍵。俄羅斯和美國的團隊會相互交換筆記和比較數據，目的是消除任何其他可能性，Shaughnessy補充到：“如果你得到了兩個相同的結果，那么意味著你發現了新的東西”。

這就是終點了嗎？

生成一種超重元素可能花費數十年，然而也許幾秒鐘它就消失了。JINR實驗室在今年會推出一款更強大的回旋加速器，新的加速器可能會增加一個原子一個星期的速度，但有實驗跡象表明，超過118的元素不存在。

原文參考地址：The nuclear detective tracking down the world's last elements

感謝材料人編輯部糯米提供素材。