你就是造物主
——合成新元素的啟示

〇趙俊環(huán)

本期關(guān)注

你就是造物主
——合成新元素的啟示

〇趙俊環(huán)

大千世界千姿百態(tài)，然而用化學的眼光審視這個世界，發(fā)現(xiàn)竟然是不足一百種的元素造就了這神奇。比如一個氫元素就可以生成水，而水生養(yǎng)的物質(zhì)又何止千千萬呢！況且氫元素生成的物質(zhì)可遠不止水這一種。想想多么神奇，元素是構(gòu)成這個世界的基石！

追根探源，這些元素從何而來的呢？這個問題一直伴隨人類社會的產(chǎn)生與發(fā)展。時至今日，雖然我們依然未能尋找到答案，我們卻依稀觸摸到了創(chuàng)造這一神跡的方法——合成新元素。

2016年年初，化學元素周期表又增添了四位新成員。由日本理化學研究所仁科加速器研究中心發(fā)現(xiàn)的113號，以及由美俄相關(guān)科研機構(gòu)發(fā)現(xiàn)的115號、117號和118號這4個新元素得到了國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會（IUPAC）的認定。此次發(fā)現(xiàn)的四種超重新元素全部都為人工合成。

人類尋找新化學元素的過程十分曲折。迄今為止，元素周期表上從自然界發(fā)現(xiàn)的元素只到第92號元素鈾，93號及以上的元素都是人工合成的。美國1940年率先發(fā)現(xiàn)了93號元素镎以后，接連發(fā)現(xiàn)94號到103號的多個新元素。上世紀80年代和90年代，德國陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了107號到112號共6個新元素，鑄就了一個新元素發(fā)現(xiàn)的新時代。

怎樣人工合成新元素？

人工合成新元素一般有兩種方法，一種方法是通過核反應(yīng)堆來合成，這種方法是讓鈾不斷地去吸收中子，吸收中子以后產(chǎn)生一些比鈾更重的一些核素，通過衰變產(chǎn)生新的元素。再往后更重一些的元素，就需要用加速器來合成?？茖W家先將一個輕的原子，用加速器加速到大概1億電子伏特左右，作為“炮彈”去轟擊另外一個元素，讓它們兩個融合在一起，然后再通過衰變形成新的元素。

日本研究小組利用線型加速器使30號元素鋅的原子加速，然后撞擊83號元素鉍的原子，使二者原子核融合在一起而得到113號元素。第一個113號元素的原子是通過50萬億次相撞才產(chǎn)生的。

人工合成新元素到底有意義嗎？

科學家們以這樣特殊的“創(chuàng)作”方式尋找新元素，對幫助人類更深入地了解“我們周圍這個物質(zhì)世界究竟是怎樣生成的”這個問題有非常重大的意義。因為，探索、發(fā)現(xiàn)新元素是人類在不斷探索自然界奧秘的過程的一部分，也是人類對自然界奧秘的認識在不斷深化的過程。發(fā)現(xiàn)（合成）這些超重元素的意義在于人類對物質(zhì)世界的認識更加深入了。大自然的奧秘將進一步被揭開，我們又成功地擴展了物理世界的認知邊界。

113號元素的發(fā)現(xiàn)締造者之一的森田浩介曾這樣說過：“我們始終在尋找能夠確定第113號元素的證據(jù)，從沒有顧及過其他事情，我也不準備放棄，我相信只要堅持下去，好運會降臨?！弊鳛槲磥淼恼瓶卣?，我們廣大青少年只要堅定目標，努力充實自己，必將在科學領(lǐng)域大有作為。一旦發(fā)現(xiàn)并掌握核心科技，甚至你也能開創(chuàng)新世紀。