钛束实验实现突破后 科学界有可能发现第120号元素

元素周期表根据元素的原子序数（即每个元素原子核中质子的数量）排列元素。虽然表中前 94 种元素都存在于自然界中，但比它们更重的元素只能在实验室中通过将现有元素融合在一起而产生。

从纸面上看，这听起来比较简单：如果你想要一种特定原子序数的元素，只需将另外两种质子总数相同的元素融合在一起即可。例如，要制造出拥有 118 个质子的奥甘子元素，科学家通常会将一束钙（拥有 20 个质子）射向一个由锎（拥有 98 个质子）构成的目标。

超重元素 112 至 118 最初就是这样合成的。预计元素周期表的边缘之外还会有更多的元素，但不幸的是，锎是可以用作靶子的最重的元素--接下来的元素都太不稳定了。

因此，如果不能改变目标，那就改变射弹。这就是伯克利实验室团队现在所做的，通过将射束从钙提升到拥有 22 个质子的钛，获得额外的两个质子。不过，这样做并不像听起来那么容易。

首先，这个过程需要钛-50，这是一种稀有同位素，只占地球上天然钛总量的 5%左右。然后，将钛-50放入一个专门的烤箱中加热，将温度升高到近 3000 °F（1649 °C），使钛蒸发。离子源产生带电钛等离子体，然后将其操纵成光束，发射到目标上。

这是第一次在类似实验中使用钛束，因此为了测试它是否有效，研究小组将其发射到一个由钚制成的目标上，钚有 94 个质子。这样就产生了 116 号元素，即"鉝"。果然，研究小组检测到了这种难以捉摸的元素，尽管非常罕见：在 22 天的实验中只产生了两个原子。

描述伯克利实验室团队如何在实验中生产出尚未发现的 120 号元素的插图 珍妮-努斯/伯克利实验室

有了这个概念验证，研究小组现在计划利用钛光束来寻找假设的元素 120。这可以通过向锎靶发射钛来实现--不过预计这种情况会更加罕见。

伯克利实验室核科学部主任雷纳-克鲁肯（Reiner Kruecken）说："我们认为，制造 120 所需的时间大约是 116 的 10 倍。这并不容易，但现在看来是可行的。"

据预测，如果120号元素被发现，它将是一种碱土金属（或称"Unbinilium"），并将与同样未被发现的119号元素一起，排在元素周期表目前空着的第八行。

但最令人兴奋的是，元素 120 很有可能位于"稳定岛"上。超重元素的半衰期通常很短，也就是说，它们在几毫秒内就会衰变，这使得它们很难被研究，而且基本上不可能用于任何实际用途。但是，据预测，这些元素的某些同位素可能具有恰到好处的中子数，可以平衡整个过程，使其稳定数分钟甚至数天。如果是这样的话，120 号元素可能会成为相当长一段时间内创造出的最有用的新元素。

研究人员最早可以在 2025 年开始进行实验，不过要生产出任何 120 号元素的原子可能还需要几年的时间。

这项研究已提交给《物理评论快报》杂志。