扩展的元素周期表显示了，研究人员期望得到的第119号和120号元素。（图片来源：Marilyn Sargent/Berkeley Lab）

据美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）消息，当地时间7月23日，由伯克利国家实验室领导的一个国际团队在Nuclear Structure 2024会议上宣布，他们首次使用钛-50离子束（22个质子和28个中子）制造了第116号元素。

不过，116号元素的合成不是此次研究的目的。因为如果你翻开元素周期表，会看见这一名为𫟷（Lv）的超重元素就坐落在元素周期表的右下端。这不是一个新元素。2000年，由俄罗斯杜布纳联合原子核研究所（JINR）带领的团队使用钙-48（20个质子和28个中子）离子轰击锔（Cm，96个质子）制成的靶子，首次创造了116号元素。事实上，元素周期表第7行从104号开始的超重元素都是利用这种方式制造出来的。

这种制造元素背后的理论很简单：把两个原子砸在一起，让它们结合成一个更大的新原子。或者说，这就是数学计算。比如对于116号元素，理论上说，它可以用钙（20个质子）和锔（96个质子）合成，也能用钛（22个质子）和钚（94个质子）合成。不过，问题在于，两个原子核的融合，必须克服正电荷之间的静电排斥力，然而多数时候，质子之间的斥力会击败将原子核结合在一起的吸引力，而难以得到新的原子。

钙-48离子束已经身经百战，目前，通过钙-48轰击另一个靶标，已经将元素周期表扩展到了118号元素。这是在2006年实现的，不过第7行最后填上的元素是第117号元素，它于2010年通过钙-48离子束制得。但此后，科学家再没能得到新元素。

在制造119号或120号元素时，如果继续使用钙-48离子束，那么靶标需要分别使用第99号（锿）和100号元素（镄）。这两种元素原本是在首次氢弹爆炸中发现的放射性元素，想要做成靶标需要一定数量的原子，但目前还没有人能够高通量制造锿和镄。因此，第118号元素成了钙-48离子束能制得的最重元素，而科学家也亟需寻找其他离子束来代替钙-48。

用钛-50轰击钚靶来制造第116号元素。（图片来源：Jenny Nuss/Berkeley Lab）

近些年，许多研究团队将目光投向了钛-50离子束。钛-50比钙-48多两个质子，中子数同样多，但稳定性较差，让科学家费了不少力气。如今，伯克利国家实验室带领的团队终于验证了这一技术的可行性。在伯克利国家实验室的88英寸回旋加速器中，通过用钛-50轰击钚靶，研究人员在持续22天的实验中观察到了两个𫟷原子的信号。接下来，他们终于可以推进制造119号及120号元素的计划了。

不过，伯克利国家实验室不是唯一一个追寻118号元素以外新元素的团队。2018年，日本理化学研究所（RIKEN）的核科学家用钒离子（23个质子）轰击锔靶，开始了合成第119号元素的研究。其次，俄罗斯联合原子核研究所也在追逐第120号元素。据《科学》新闻（Science news）报道，俄罗斯联合原子核研究所正尝试通过向锔靶发射铬离子（24个质子）来制造第120号元素。另外，根据俄罗斯联合原子核研究所网站上的最新信息，他们也很关注钛-50离子束，认为它对于合成新的超重元素非常重要。

值得一提的是，第116号元素虽是俄罗斯科学家发现，名字却是以美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的名字命名，这一实验室是锔靶的提供者。虽然美国与苏联在冷战时期开始了制造及命名新元素的竞争，这场元素之争延续的时间甚至比冷战还长。但不久，来自美国和俄罗斯的研究团队开展了长期合作，来制造新元素及探究其奇特的化学性质，为核科学的总体进步做出了巨大贡献。但据《化学世界》（Chemistry World）2023年10月的报道，美俄研究团队将各自追寻120号元素。谁将最终胜出？

随着二氧化碳增多，化学平衡向右移动受阻。（图片来源：Jenny Nuss/Berkeley Lab）

另外，如今元素周期表的第7行已被填满。如果第119号和第120号元素被发现，它们将被放在元素周期表的第8行。这又将如何改变元素周期表？

在《环球科学》7月纸刊中，科学记者斯蒂芬妮·帕帕斯（Stephanie Pappas）采访了伯克利国家实验室重元素研究团队的领导者杰克琳·盖茨（Jacklyn Gates）及许多其他科学家。

杰克琳·盖茨正是上述新发现的带领者。如果你想了解制造超重元素的历史，科学家究竟是如何制造的，以及这些超重元素不遵从元素周期律而令人迷惑的地方，不妨翻开这篇文章来一探究竟！

除此之外，本期封面《RNA：掌控生命后台》介绍了那些不编码蛋白质的RNA，近几十年的研究表明它们并非无用。

而《濒死的意识体验》一文，能让我们对濒死体验及其背后的意识状态有更多的了解。

还有《折出莫比乌斯带极限》一文，可以让我们跟随数学家思考，折成莫比乌斯带的矩形究竟能有多短？

互动问答：看完这篇文章后，如果你有任何问题想要得到解答，欢迎留下评论。我们将在下期栏目中为大家揭晓答案！

参考链接：

https://arxiv.org/abs/2407.16079

https://newscenter.lbl.gov/2024/07/23/a-new-way-to-make-element-116-opens-the-door-to-heavier-atoms/

https://www.science.org/content/article/u-s-back-race-forge-unknown-superheavy-elements

https://www.chemistryworld.com/news/berkeley-lab-to-lead-us-hunt-for-element-120-after-breakdown-of-collaboration-with-russia/4018207.article

https://www.chemistryworld.com/features/what-it-takes-to-make-a-new-element/1017677.article

https://www.jinr.ru/posts/information-of-jinr-directorate-on-current-situation/