新元素的发现、性质和定名——访张焕乔、刘青、赵宇亮先生

郭 剑

(中国传媒大学传播研究院，北京 100024；全国科学技术名词审定委员会，北京 100717)

新元素的发现、性质和定名
——访张焕乔、刘青、赵宇亮先生

郭 剑

(中国传媒大学传播研究院，北京 100024；全国科学技术名词审定委员会，北京 100717)

2014年9月10日下午，初秋的北京风和日丽、沁人心脾。在全国科学技术名词审定委员会(以下简称“全国科技名词委”)的策划推动下，中国科学院院士、核物理学家张焕乔，全国科技名词委副主任刘青，中科院百人计划、973首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员赵宇亮做客光明网《名家访谈》节目，笔者作为《中国科技术语》杂志社的编辑，有幸参与此次节目的录制，并且借此机会，就112号元素“钅哥”、 114号元素“钅夫”、116号元素“钅立”以及113号、115号、117号等新元素的发现、确认、性质、定名和术语规范问题对三位专家进行了采访。

新元素的发现对技术要求很高

谈起科学家发现新元素的不易，身处科研一线的张院士和赵研究员对此深有体会。张院士首先介绍了利用重离子熔合反应合成新元素的三种类型：

第一种是热熔合反应，即利用比较轻的重离子“炮弹”去轰击锕系靶核②，形成激发能约为40～50MeV(兆电子伏[特])的复合核，通过蒸发4～5个中子退激，生成104～106号元素超重核。美国加州伯克利实验室通过这种方式合成了104、105、106号元素。

第二种是冷熔合反应，即用A>40的重离子轰击球形双幻核208Pb[铅]、209Bi[铋]，形成激发能约为10～15MeV的复合核，通过蒸发1个中子退激，生成107～113号元素超重核。通过这种方式，德国重离子研究中心(GSI)合成了107～112号元素，日本理化学研究所科学家在2004年利用70Zn[锌]轰击209Bi[铋]，合成了113号新元素。

第三种是温熔合反应，即用48Ca[钙]离子轰击超镅锕系靶核(如248Cm[锔]、249Bk[锫]和249Cf[锎])，形成激发能约为35～45MeV的复合核，通过蒸发3～4个中子退激，生成113～118号元素超重核。俄罗斯联合核研究所完成了这项工作。

我们都知道俄罗斯在合成新元素方面的技术处于世界领先地位,对此张院士十分感慨：“俄罗斯杜布纳联合核研究所弗廖罗夫核反应实验室在元素合成方面有着近60年的历史，有很好的理论与实验相结合的经验积累，提出创新的合成方式，确定合理的弹靶组合，其独家拥有48Ca[钙]离子‘炮弹’，这使得俄罗斯在合成113～118号元素方面独占鳌头，处于世界领先地位。”

赵研究员从技术层面做了普及：“超重元素合成需要三个关键技术：第一是强流的加速器；第二是高效的分离装置；第三是探测技术。这些技术都是公开的，花钱可以买到。而训练有素的科学家也必不可少。”张院士对此也十分赞同，他告诉我们，实际上中国有一支专门研究超重核(元素)合成的队伍，在这方面做了很多努力，目前已经建成了超重核充气谱仪，合成了259Db[钅杜]、265Bh[钅波]以及271Da[钅达]超重同位素。但是要合成新元素还存在困难，其中最关键的一个问题是要攻克制备超镅锕系元素靶这个难关。

那么新元素的探索和发现是否会有终结呢？张院士认为这是一个开放的问题。按照量子电动力学来说，如果用点电荷(r=0)来推测，最重原子核的原子序数是137，如果按原子核有限大小(r～A1/3A)来推测，最重原子核的原子序数是173。但是，从德国法兰克福理论组学派的预言来看，相对现在质子数是114和中子数是184的“超重元素稳定岛”③，下面一个核稳定区域可能是质子数是164，中子数是318。事实表明这还是一个有待研究的问题。赵研究员认为，尽管合成新元素有困难，但是新元素的发现和确认为未来的新技术科研工作奠定了重要基础。

合成难，寿命短，性质不易判断

看来新元素的发现确实十分不易，需要顶级的科学家借助顶级技术来实现。那么 “钅哥”“钅夫”“钅立”三种元素的性质又是什么样的呢?对此问题，赵研究员指出：“在过去20年间，科学家对此三个元素一共也才合成了几十个原子，数量少、寿命短，很难判断他们是什么状态。但是在20世纪90年代，化学家开发了单原子瞬间化学技术，利用这项技术，科学家发现了这三个元素的一些特点，比如：112号元素‘钅哥’跟‘汞’的气态化学性质相近，所以排在元素周期表12族下面；而这三个元素都有‘钅’字旁，可以知道他们都有过渡金属的形态和性质。”

当谈到三种元素的寿命这个问题时，赵研究员查阅了一下手中的资料：“112号元素‘钅哥’的半衰期为0.24毫秒，114号元素‘钅夫’的半衰期为30.4毫秒，116号元素‘钅立’的半衰期为60毫秒。”我们都知道，元素周期表中的元素大都是在大自然中寻找，通过化学方法分离获取。“之前人们认为半衰期远小于地球的元素是不存在的，地球的半衰期是46亿年，92号元素铀的半衰期是44亿年，所以铀以后的元素都是合成的，比如93号镎元素的半衰期只有200万年，94号钚元素的半衰期为8000万年。”

新元素定名故事多，采用以形声字为主体的简化字

新元素如今已经被发现、确认并定名，那么其定名过程背后又有哪些故事呢？全国科技名词委副主任刘青给我们做了介绍。1949年以前，我国大陆和台湾对元素周期表中前92个元素的定名是一致的，但是1949年以后的很长一段时期，两岸的科学家缺乏交流，只能各自对元素进行定名，导致了定名的差异。例如94号钚元素，大陆用的是“钚”，台湾用的是“鈽”。1993年两岸恢复交流，从101号元素以后，新元素的定名都是两岸专家共同商讨确定。此次三个新元素的定名中，114号元素大陆最初定为“钅弗”，以纪念科学家弗廖罗夫，但是台湾专家先将其定名为“钅夫”，考虑到不再造成两岸差异，最后确定中文名称为“钅夫”。全国科技名词委在术语规范定名工作中，十分重视同台湾、香港和澳门等华语圈的沟通。

另外，德国重离子研究中心于1996年在粒子加速器中用锌离子轰击铅靶首次成功合成了一个112号元素原子，并于2002年美国伯克利实验室成功重复此实验。该中心宣布，为纪念著名天文学家哥白尼(Nicolaus Copernicus，1473—1543)，将112号元素正式名称定为“Copernicium”，元素符号为“Cp”。但是考虑“Cp”已有其他科学含义，为避免歧义，国际纯粹与应用化学联合会经与发现112号元素的研究小组协商，最终将新元素的元素符号定为“Cn”。该联合会选择2月19日为新元素正式冠名是因为这一天是哥白尼的生日。中文将其定名为“钅哥”，首先“钅”字旁反映了其金属性质，然后“钅哥”跟“Cn”有相同的发音，可以与国际接轨。如果用“白”或者“尼”，加了“钅”字旁之后分别是“铂”和“铌”，在元素周期表中已经存在了，所以“钅哥”是最好的选择。

刘主任进一步指出，这几种元素的中、英文正式定名均在2010年之后，属于新发现的元素，代表了科技新词中很重要的一类。同时，它们是基础研究领域的重大发现，具有比较特殊的意义。新元素定名的一条重要原则是尽量选用曾经在中国历史上出现过的古字，不轻易造新字，新元素用字一般采用以形声字为主体的简化字。此外，新元素用字在选用前还听取了语言文字界专家的意见，并征得国家语言文字工作委员会同意后发布。

112、114和116号元素都有了名称，为什么113、115和117号元素的名称仍空缺呢?对此疑问，赵研究员做了回答: “实际上这三个元素已经合成了，但是元素在命名以前需要有独立的实验室进行确认，如果有独立实验室能够确定这个实验过程的正确性，那么在不久的将来，这三个元素一定会得到命名。113号元素最早是2004年由日本科学家合成出来的，中国科学家当时也参与其中。今年德国重离子研究中心重复了俄罗斯杜布纳弗廖罗夫实验室合成的117号元素，但其很不稳定，在α-衰变链中相继生成115号和113号元素。他们合成的115号元素经过α-衰变后也变成113号元素。”

发现新元素的意义深远

张院士提出新元素的发现有四个重要意义：第一，在核物理领域，寻找到新的双满壳稳定核区，可以为壳模型理论提供新的有力支持；研究新元素的核结构和衰变特性，可提供新的核谱学知识。第二，在化学领域，随着原子增重，电子数越来越多，会出现很强的相对论效应，从而改变元素的化学性质，甚至是在元素周期表的排位。第三，在原子物理领域，通过研究新元素原子的电子结构，可以提供新的信息和知识。第四，如果新元素的半衰期与天体(或地球)的年龄相当，那么在自然界中就有可能发现，从而可对天体物理学提供新的知识。赵宇亮研究员指出，除了实际应用的价值，探索新的元素更多是出于对科学奥秘的兴趣和好奇，元素到底有没有尽头，这是科学家十分感兴趣的问题，因为地球和宇宙都是由元素构成的。

在谈到科学家通过发现新元素获得诺贝尔奖的可能性时，三位专家均表示，科学家毕生的科研追求是探索未知，获得真理，而不是为了获得某一个奖项。赵研究员指出：“新元素的研究，是科学领域的一颗璀璨明星，对于科学家而言有很大的吸引力。在诺贝尔奖历史上，通过发现新元素获奖的人很少，居里夫人算是一个例外，因为除了发现‘镭’和‘钋’两种放射性元素之外，她更大的贡献是创立了放射化学这门学科。”

新元素中文名将及时进入字库

刘主任指出，全国科技名词委是代表国家审定公布科学技术名词的权威部门，一方面，科技界严格遵守我国的语言文字基本政策，不在科技领域随意造字；另一方面，也要服务科学研究的实际，对于某些专门用字，考虑提供必要的用字服务，以方便科技知识的传承和发展。元素“钅哥”“钅夫”“钅立”尚为字库未收录的“生僻字”，在发布之初，对科技新词的推广和使用带来诸多不便。全国科技名词委与方正集团开展合作，由方正电子公司字库业务团队进行“补字”工作，为第101～112号以及114、116号新元素的汉字制作计算机字体，收录进“方正宋体 S-超大字符集”，并提供相应的输入法，从而促成“钅哥”“钅夫”“钅立”等新词进入方正排版字库和方正输入法，使得这些新词能够顺利进入报纸、书本、屏幕，供媒体报道和公众使用。

最后，刘主任指出：“全国科技名词委对科技名词的定名有着十分严谨的规范和程序，充分保证其规范性和权威性。在科技名词规范化事业中，科技新词工作具有重要意义。全国科技名词委对新词工作非常重视，专门成立了新词工作委员会。此次新词的发布试用对科技工作者在学术、科研等方面的工作有极为重要的作用。”

两个小时的访谈很快就过去了，听完三位专家的介绍，笔者认识到新元素的背后凝结着科学家们夜以继日的艰辛付出，蕴含着无数科学家的心血与智慧。在中国，像受访的三位专家这样在各自领域造诣精深的科学家还有很多，他们都在为中国的科技健康发展而辛苦工作，笔者由衷感到敬佩。

注 释

① 112、114、116号元素在首批204条科技新词中的记录如下： 钅哥copernicium (化学)：第112号元素。符号为Cn。英文名copernicium由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)在2010年以天文学家哥白尼的名字命名。中文名“钅哥 ”(gē)经全国科学技术名词审定委员会审定，在征得国家语言文字工作委员会同意后，于2011年正式公布。 钅夫flerovium (化学)：第114号元素。符号为Fl。英文名flerovium由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)在2012年以俄罗斯联合核研究所弗廖罗夫核反应实验室的名字命名。中文名“钅夫 ”(fū)经全国科学技术名词审定委员会审定，在征得国家语言文字工作委员会同意后，于2013年正式公布。 钅立 livermorium (化学)：第116号元素。符号为Lv。英文名livermorium由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)在2012年以美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的名字命名。中文名“钅立 ”(lì)经全国科学技术名词审定委员会审定，在征得国家语言文字工作委员会同意后，于2013年正式公布。

② 靶核(target nucleus)：与入射粒子作用，并发生指定核反应的核素。例如，用中子照射铁元素生成55Fe，铁元素称为靶子元素，但其中只有54Fe与生产55Fe有关，因而只有54Fe称作靶核。

③ 超重元素稳定岛：比喻理论上预言可能存在的稳定超重元素，也称元素超重岛。

动态

第六届中国术语学建设暨术语规范化研讨会在京举办

2014年9月20—21日，由全国科技名词委和北京语言大学联合主办、北京语言大学高级翻译学院承办的第六届中国术语学建设暨术语规范化研讨会在北京语言大学举办。80多位代表参加了会议。

黑龙江大学郑述谱教授、中国中医科学院朱建平研究员、南京大学魏向清教授、北京语言大学杨尔弘教授、解放军外国语学院易绵竹教授分别做了题为《关于中医学及其术语科学性的思考》《中医药术语规范化研究及其成果应用》《术语翻译过程的传播学阐释与思考》《中文术语在学术期刊中规范使用情况调查及科技期刊文献历时语料库建设》《数据密集型科学范式相关术语研究》的主旨报告。40多位专家在“术语基础理论与应用”“术语规范化、标准化”“术语翻译与教学”等四个分论坛上宣读论文。

全国科技名词委刘青副主任做了大会总结。他充分肯定了本次会议的重要意义和成就，并对中国术语学建设下一步工作提出了建议和希望。

(温昌斌)

编者按：2014年6月25日，全国科学技术名词审定委员会新词工作委员会联合光明网正式对外发布试用第一批204条科技新词，其中包括“大数据”“云计算”“物联网”“三维打印”等。首批科技新词一方面旨在及时回应社会热点关注，对科技名词使用混乱的现象早发现、早规范；另一方面旨在引导公众通过科技名词关注科技进展。“钅哥”“钅夫”“钅立”三个新元素也在此次公布的新词之列①。笔者与光明网《名家访谈》节目组一同就三个新元素的相关问题采访张焕乔、刘青、赵宇亮三位专家，本文根据采访内容整理而成。

2014-09-11

郭剑(1986—)，男，中国传媒大学博士研究生，全国科学技术名词审定委员会事务中心编辑，研究方向为编辑出版学、传播学。通信方式：guoj@cnctst.gov.cn。

H083；N04

A

1673-8578(2014)05-0020-04