探测118号元素——这是我们终结吗?

材料牛注：加利福尼亚的重金属研究员Shaugnessy和俄罗斯的JINR实验室联合探索新元素，新元素的发现及产生需要可能会花费数十年的精力，最终他们的付出取得了回报，获得了为116号元素鉝的命名的荣誉；在新的核反应过程中，他们又发现了第117号元素，难道这就是终点了吗？JINR实验室在今年会推出一款更强大的回旋加速器，但有实验迹象表明，超过118的元素并不存在。

宇宙中大多数已知元素都是恒星爆炸中产生的，历经数年被人类发现。在十八、十九世纪中，化学家们很享受新元素的发现过程，这些元素就会被加入到周期表中。1898年，William Ramsay 、Morris Travers 、Neon 和 Xenon 分离出氪、氖和氙，建立的惰性气体元素将继续推动光、激光、摄影的发展。

但现在，这个元素分离过程需要在10亿美元的机器上的完成，创造一些可以在几秒内存在的元素。

加利福尼亚的劳伦斯国家实验室的重金属研究员Shaughnessy：“这非常需要耐心，也十分令人兴奋，但付出终究有回报，如何理解元素的产生，在某种程度上意味着探索宇宙是如何发展的。”

新篇章

2016年1月，四种新的元素已经由国际纯化学与应用化学联合会（IUPAC）确认，完成元素周期表的第七行。这是几十年来最重大的改革，导致世界上的教科书变得过时了。

其中三个元素的归功于Shaughnessy的团队及其合作伙伴，她的研究团队在最后的六次报告中提出了五次，并获得了116号元素鉝的命名的荣誉。这是20多年研究的回报。

元素在周期表中列出的原子数，它对应于其核中的质子数（带正电荷的粒子）。最重的天然元素是铀，有92个质子，超过它的超重元素，只能通过合成来实现。由于这些元素的质子质量导致其具有高度的不稳定性，可以产生核分裂。 创建超级重元素需要核聚变，融合在一起形成一个新的元素，这项研究由Shaughnessy团队及其合作伙伴俄罗斯的JINR实验室所掌握。

核试验

在这些不稳定元素的探索中，研究员利用回旋加速器中两个轻元素的撞击产生数十亿的微观粒子，寄希望于两个粒子之间融合，实验过程需要数个月。

每一种情况下，该团队使用元素的原子数，逐渐增加到预期数目。这个尚未命名的117号元素由钙原子发射束产生，含有20个质子，在锫层，含97个质子。

每当出现一个成功的融合，在到达探测器内衬硅传感器之前，新的元素将被送至一个分离器，过滤掉任何其他粒子。然后这些传感器发出电信号，科学家们尽快解码，然而通常在几秒内这些不稳定的元素会迅速衰减，大多数的信号意味着一无所获，只是代表背景粒子，或假事件。

Shaughnessy指出：“我们必须找到一种新元素的识别标志，如果我们幸运的话，在正确的时间、正确的地点，在两三次实验过程中就会获得相同的信号，这些信号很可能来自同一元素。”

在这一点上，合作是关键。俄罗斯和美国的团队会相互交换笔记和比较数据，目的是消除任何其他可能性，Shaughnessy补充到：“如果你得到了两个相同的结果，那么意味着你发现了新的东西”。

这就是终点了吗？

生成一种超重元素可能花费数十年，然而也许几秒钟它就消失了。JINR实验室在今年会推出一款更强大的回旋加速器，新的加速器可能会增加一个原子一个星期的速度，但有实验迹象表明，超过118的元素不存在。

原文参考地址：The nuclear detective tracking down the world's last elements

感谢材料人编辑部糯米提供素材。