元素周期表再度扩大 科学家们首次利用钛粒子束合成了116号元素

能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的科学家们因发现了 118 种已知元素中的 16 种而闻名于世，他们在可能创造出另一种元素 120 的道路上又迈出了重要的一步。

由伯克利实验室重元素小组领导的一个国际研究小组宣布，他们利用钛束成功合成了超重元素 116。在"核结构 2024"会议上发表的这一突破对于创造 120 号元素至关重要。在学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）对该研究进行同行评审并正式发表之前，该小组在康奈尔大学的 arXiv 上发表了详细研究成果的预印本。

伯克利实验室的核科学家杰克林-盖茨（Jacklyn Gates）说："这种反应以前从未被证实过，在我们开始尝试制造 120 之前，必须证明它是可能的。创造一种新元素是极其罕见的创举。能够参与这一过程，并拥有一条充满希望的前进道路，实在令人兴奋。"

研究小组在实验室的重离子加速器--88 英寸回旋加速器上运行了 22 天，生产出了两个 116 号元素（livermorium）的原子。物理学家们预计，成功合成 120 号元素将更加罕见，可能需要比 116 号元素多 10 倍的时间。

伯克利实验室核科学部主任莱纳-克鲁肯（Reiner Kruecken）说："我们需要大自然，而大自然也很仁慈。这并不容易，但现在看来是可行的"。

如果120号元素被发现，它将是目前发现的最重的原子，位于元素周期表的第八行。它位于一个被称为"稳定岛"的超重元素理论区域。岛上的原子具有独特的性质。与迄今为止发现的超重元素不同，质子和中子的稳定组合几乎会在瞬间分裂，但它可以形成一个持续时间更长的原子核，从而可以进行深入研究。

制造超重元素的过程涉及两种较轻元素的融合。然而，这一过程极具挑战性，通常需要数万亿次相互作用才能成功融合。该实验的最重实用目标是拥有 98 个质子的锎-249。要制造出 120 号元素，研究人员需要一束钛-50 原子，这与常用的钙-48 原子不同。

扩大的元素周期表显示了 119 和 120 号元素被发现后的位置。

伯克利实验室重元素小组的科学家詹妮弗-波尔（Jennifer Pore）说："这是重要的第一步，我们要尝试制造一些比新元素更容易的东西，看看从钙离子束到钛离子束是如何改变我们生产这些元素的速度的。用钛制造出 116 号元素验证了这种生产方法的有效性，我们现在可以计划寻找 120 号元素了。"

利用伯克利实验室的独特设施制造超重元素的计划已列入核科学咨询委员会的《2023 年核科学长期计划》。

每秒钟约有 6 万亿个钛离子撞击目标，产生的超重元素被磁铁分离，并由超重扰动（SHREC）探测器识别。SHREC 仪器可检测多个指标，包括能量、位置和时间，以便研究人员在重元素衰变为较轻粒子时对其进行识别。

盖茨在谈到研究小组的发现时说："我们非常确信，我们看到了 116 号元素及其子粒子。"

制造 120 号元素的准备工作仍在继续，实验将于明年开始。不过，这项工作可能需要数年时间，可能只能生产出几个原子的 120 号元素。

盖茨说："我们想弄清原子的极限和元素周期表的极限。到目前为止，我们所知道的超重元素的寿命还不够长，不足以用于实际用途，但我们不知道未来会发生什么。"