人工合成的十种奇特元素

杨孝文

近日，德国科学家宣布，他们人工合成的第112号化学元素已得到国际纯粹与应用化学联合会的正式承认。不久之后，这一超重元素将获得正式命名，从而使化学元素的大家族又添新丁。

物质世界是由多种元素构成的，有些元素是本来就存在的，而有些元素则是由科学家在实验室里人工合成的。合成新元素是一个既复杂又费时的过程，112号元素从最初被发现，到最终成为元素周期袁里的一员，前后用了13年时间。在这段时间里，科学家甚至合成了排序更靠后的元素：第113号、114号、115号、116号和118号元素。但是要验证这些元素，可能还需要很多年。下面是迄今为止科学家在实验室里人工合成的十种最奇特的元素。

锝(原子序号柏)

19世纪，“元素周期表之父”门捷列夫遇到一个难题，他发现钼和钌之间缺少了第43号元素。门捷列夫根据这个元素在元素周期表里的位置，预测了它所具有的性质，但在他的有生之年并没有看到该元素的出现。1937年，意大利物理学家卡洛-佩里埃和米里奥·塞格雷在用氘轰击钼的时候，最终证实这种元素确实存在。目前，锝-99是核医学领域普遍使用的一种成像同位素。图为第一个锝-99的发生器。

钷(原子序号61)

钷是元素周期表里的另一个“隆胎”，它被稳定元素环绕，自身却没有一个稳定同位素。1941年，美国研究人员在用核能轰击钕和镨的时候，研究结果显示出61号元素的性质。然而，20世纪40年代的技术还不能把这种稀有金属从化合物中完全提取出来，因此又用了很多年，他们的发现才得到证实。因为是利用核能发现了这种元素，钷的发现者就根据从天上盗取火种给人类的神话人物普罗米修斯的名字给它命名。仙女座星系的恒星里发现有钷。

镎和钚(原子序号93和94)

镎和钚紧紧排在铀后，位于元素周期表中第93位和第94位。1940年，美国科学家利用中子轰击铀产生镎。接着，通过一个称为B衰变的过程，铃又变成了钚。所谓p衰变，是指原子核自发地放射出b粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变。次年，科学家分离出最为重要的钚同位素——钚一239。第二次世界大战中投放到日本长崎的原子弹“胖子”的核裂变材料主要就是钚，239。图中的这台60英寸回旋加速器当时是世界上功能最强大的原子加速嚣，镎和钚都是由其发现的。

锻(原子序号100)

镄的发现纯属偶然。它是在1952年美国首次氢弹试验的残骸中被发现的，并以美国核研究先驱恩里克·费米的名字命名。科学家发现的镄同位素——镄-255是由铀-238吸收17个中子再经历8次B衰变而得到的。如果想要在实验室而不是核试验场里制造出镄，那么必须要发生一连串核反应和核衰变。

镅(原子庠号95)

1944年，美国格伦·西博格研究小组，用中子轰击钚239，生成钚-240，接着是钚-241；B衰变将其中一个中子变成了质子，由此，他们合成了第95号元素——镅。镅的命名来自于“美洲”一词。今天，我们可以在很多烟尘探测器中发现镅的踪迹。

锏(原子序号98)

同镄和其他元素一样，锎也是在1952年氢弹试验的残骸中被发现的。但是，这种元素不需要引爆氢弹也能产生。1950年，美国格伦·西博格的研究小组通过用氦轰击锔生成锎，245。用途最广的锎同位素是锎一252，它能够以惊人的速度喷射中子，这使得锎一252变得极为危险，但与此同时，它的用途又非常大，如用于鉴别金属、检测金属疲劳现象、启动核反应堆、探测地雷等。图为1960年美国加州大学伯克利分校两名科学家通过裂变电离室对锏进行实验。

镥(原子序号100)

在研制出功能更为强大的粒子加速器以后，科学家开始寻找合成超重元素的新方法。1974年，美国劳伦斯伯克利国家实验室的科学家通过超重离子直线加速器(如图)，用氧一18离子轰击锎-249，生成第106号元素。一个俄罗斯小组称，他们也在同时发现了该元素，是用铬轰击铅而成。美国研究小组最终还，是获得了发现新元素的荣誉，并以格伦·西博格的名字为其命名。

达(原子序号110)

尽管人造元素都不稳定，但有一些的半衰期足够在实验室以外的领域大展拳脚。1994年，位于德国达姆施塔特的重离子研究中心的研究人员在西格德·霍夫曼教授的率领下，花了整整一周时间，用镍离子持续轰击铅靶，生成了一个链-269的原子。链-269的半衰期为0.17毫秒。国际理论化学和应用化学联合会2001年确认了这个德国研究小组的发现。图为链的电子图。

?(原子序号112)

1996年，德国重离子研究中心的西格德·霍夫曼教授领导一个研究小组，在粒子加速器中用锌离子轰击铅靶，首次成功合成了第112号元素的一个原子。2002年重复相同的实验又制造出一个原子。此后，日本的一个研究小组也于2004年“复制”了这一过程，从而证实了新元素的发现。由于产生的原子立即发生衰变，所以，科学家只能通过研究衰变释放的能量，了解该元素及其性质。如图，科学家通过用锌离子轰击这个轮状铅靶而合成出第112号元素。

责任编辑庞云