郭 劍

(中國(guó)傳媒大學(xué)傳播研究院，北京 100024；全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)，北京 100717)

新元素的發(fā)現(xiàn)、性質(zhì)和定名
——訪張煥喬、劉青、趙宇亮先生

郭 劍

(中國(guó)傳媒大學(xué)傳播研究院，北京 100024；全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)，北京 100717)

2014年9月10日下午，初秋的北京風(fēng)和日麗、沁人心脾。在全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱“全國(guó)科技名詞委”)的策劃推動(dòng)下，中國(guó)科學(xué)院院士、核物理學(xué)家張煥喬，全國(guó)科技名詞委副主任劉青，中科院百人計(jì)劃、973首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員趙宇亮做客光明網(wǎng)《名家訪談》節(jié)目，筆者作為《中國(guó)科技術(shù)語(yǔ)》雜志社的編輯，有幸參與此次節(jié)目的錄制，并且借此機(jī)會(huì)，就112號(hào)元素“钅哥”、 114號(hào)元素“钅夫”、116號(hào)元素“钅立”以及113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)等新元素的發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)、性質(zhì)、定名和術(shù)語(yǔ)規(guī)范問(wèn)題對(duì)三位專家進(jìn)行了采訪。

新元素的發(fā)現(xiàn)對(duì)技術(shù)要求很高

談起科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新元素的不易，身處科研一線的張?jiān)菏亢挖w研究員對(duì)此深有體會(huì)。張?jiān)菏渴紫冉榻B了利用重離子熔合反應(yīng)合成新元素的三種類型：

第一種是熱熔合反應(yīng)，即利用比較輕的重離子“炮彈”去轟擊錒系靶核②，形成激發(fā)能約為40～50MeV(兆電子伏[特])的復(fù)合核，通過(guò)蒸發(fā)4～5個(gè)中子退激，生成104～106號(hào)元素超重核。美國(guó)加州伯克利實(shí)驗(yàn)室通過(guò)這種方式合成了104、105、106號(hào)元素。

第二種是冷熔合反應(yīng)，即用A>40的重離子轟擊球形雙幻核208Pb[鉛]、209Bi[鉍]，形成激發(fā)能約為10～15MeV的復(fù)合核，通過(guò)蒸發(fā)1個(gè)中子退激，生成107～113號(hào)元素超重核。通過(guò)這種方式，德國(guó)重離子研究中心(GSI)合成了107～112號(hào)元素，日本理化學(xué)研究所科學(xué)家在2004年利用70Zn[鋅]轟擊209Bi[鉍]，合成了113號(hào)新元素。

第三種是溫熔合反應(yīng)，即用48Ca[鈣]離子轟擊超镅錒系靶核(如248Cm[鋦]、249Bk[锫]和249Cf[锎])，形成激發(fā)能約為35～45MeV的復(fù)合核，通過(guò)蒸發(fā)3～4個(gè)中子退激，生成113～118號(hào)元素超重核。俄羅斯聯(lián)合核研究所完成了這項(xiàng)工作。

我們都知道俄羅斯在合成新元素方面的技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位,對(duì)此張?jiān)菏渴指锌骸岸砹_斯杜布納聯(lián)合核研究所弗廖羅夫核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室在元素合成方面有著近60年的歷史，有很好的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)積累，提出創(chuàng)新的合成方式，確定合理的彈靶組合，其獨(dú)家擁有48Ca[鈣]離子‘炮彈’，這使得俄羅斯在合成113～118號(hào)元素方面獨(dú)占鰲頭，處于世界領(lǐng)先地位?！?/p>

趙研究員從技術(shù)層面做了普及：“超重元素合成需要三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：第一是強(qiáng)流的加速器；第二是高效的分離裝置；第三是探測(cè)技術(shù)。這些技術(shù)都是公開(kāi)的，花錢可以買到。而訓(xùn)練有素的科學(xué)家也必不可少。”張?jiān)菏繉?duì)此也十分贊同，他告訴我們，實(shí)際上中國(guó)有一支專門研究超重核(元素)合成的隊(duì)伍，在這方面做了很多努力，目前已經(jīng)建成了超重核充氣譜儀，合成了259Db[钅杜]、265Bh[钅波]以及271Da[钅達(dá)]超重同位素。但是要合成新元素還存在困難，其中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題是要攻克制備超镅錒系元素靶這個(gè)難關(guān)。

那么新元素的探索和發(fā)現(xiàn)是否會(huì)有終結(jié)呢？張?jiān)菏空J(rèn)為這是一個(gè)開(kāi)放的問(wèn)題。按照量子電動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，如果用點(diǎn)電荷(r=0)來(lái)推測(cè)，最重原子核的原子序數(shù)是137，如果按原子核有限大小(r～A1/3A)來(lái)推測(cè)，最重原子核的原子序數(shù)是173。但是，從德國(guó)法蘭克福理論組學(xué)派的預(yù)言來(lái)看，相對(duì)現(xiàn)在質(zhì)子數(shù)是114和中子數(shù)是184的“超重元素穩(wěn)定島”③，下面一個(gè)核穩(wěn)定區(qū)域可能是質(zhì)子數(shù)是164，中子數(shù)是318。事實(shí)表明這還是一個(gè)有待研究的問(wèn)題。趙研究員認(rèn)為，盡管合成新元素有困難，但是新元素的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)為未來(lái)的新技術(shù)科研工作奠定了重要基礎(chǔ)。

合成難，壽命短，性質(zhì)不易判斷

看來(lái)新元素的發(fā)現(xiàn)確實(shí)十分不易，需要頂級(jí)的科學(xué)家借助頂級(jí)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。那么 “钅哥”“钅夫”“钅立”三種元素的性質(zhì)又是什么樣的呢?對(duì)此問(wèn)題，趙研究員指出：“在過(guò)去20年間，科學(xué)家對(duì)此三個(gè)元素一共也才合成了幾十個(gè)原子，數(shù)量少、壽命短，很難判斷他們是什么狀態(tài)。但是在20世紀(jì)90年代，化學(xué)家開(kāi)發(fā)了單原子瞬間化學(xué)技術(shù)，利用這項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這三個(gè)元素的一些特點(diǎn)，比如：112號(hào)元素‘钅哥’跟‘汞’的氣態(tài)化學(xué)性質(zhì)相近，所以排在元素周期表12族下面；而這三個(gè)元素都有‘钅’字旁，可以知道他們都有過(guò)渡金屬的形態(tài)和性質(zhì)?！?/p>

當(dāng)談到三種元素的壽命這個(gè)問(wèn)題時(shí)，趙研究員查閱了一下手中的資料：“112號(hào)元素‘钅哥’的半衰期為0.24毫秒，114號(hào)元素‘钅夫’的半衰期為30.4毫秒，116號(hào)元素‘钅立’的半衰期為60毫秒?！蔽覀兌贾?，元素周期表中的元素大都是在大自然中尋找，通過(guò)化學(xué)方法分離獲取?！爸叭藗冋J(rèn)為半衰期遠(yuǎn)小于地球的元素是不存在的，地球的半衰期是46億年，92號(hào)元素鈾的半衰期是44億年，所以鈾以后的元素都是合成的，比如93號(hào)镎元素的半衰期只有200萬(wàn)年，94號(hào)钚元素的半衰期為8000萬(wàn)年。”

新元素定名故事多，采用以形聲字為主體的簡(jiǎn)化字

新元素如今已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)并定名，那么其定名過(guò)程背后又有哪些故事呢？全國(guó)科技名詞委副主任劉青給我們做了介紹。1949年以前，我國(guó)大陸和臺(tái)灣對(duì)元素周期表中前92個(gè)元素的定名是一致的，但是1949年以后的很長(zhǎng)一段時(shí)期，兩岸的科學(xué)家缺乏交流，只能各自對(duì)元素進(jìn)行定名，導(dǎo)致了定名的差異。例如94號(hào)钚元素，大陸用的是“钚”，臺(tái)灣用的是“鈽”。1993年兩岸恢復(fù)交流，從101號(hào)元素以后，新元素的定名都是兩岸專家共同商討確定。此次三個(gè)新元素的定名中，114號(hào)元素大陸最初定為“钅弗”，以紀(jì)念科學(xué)家弗廖羅夫，但是臺(tái)灣專家先將其定名為“钅夫”，考慮到不再造成兩岸差異，最后確定中文名稱為“钅夫”。全國(guó)科技名詞委在術(shù)語(yǔ)規(guī)范定名工作中，十分重視同臺(tái)灣、香港和澳門等華語(yǔ)圈的溝通。

另外，德國(guó)重離子研究中心于1996年在粒子加速器中用鋅離子轟擊鉛靶首次成功合成了一個(gè)112號(hào)元素原子，并于2002年美國(guó)伯克利實(shí)驗(yàn)室成功重復(fù)此實(shí)驗(yàn)。該中心宣布，為紀(jì)念著名天文學(xué)家哥白尼(Nicolaus Copernicus，1473—1543)，將112號(hào)元素正式名稱定為“Copernicium”，元素符號(hào)為“Cp”。但是考慮“Cp”已有其他科學(xué)含義，為避免歧義，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)經(jīng)與發(fā)現(xiàn)112號(hào)元素的研究小組協(xié)商，最終將新元素的元素符號(hào)定為“Cn”。該聯(lián)合會(huì)選擇2月19日為新元素正式冠名是因?yàn)檫@一天是哥白尼的生日。中文將其定名為“钅哥”，首先“钅”字旁反映了其金屬性質(zhì)，然后“钅哥”跟“Cn”有相同的發(fā)音，可以與國(guó)際接軌。如果用“白”或者“尼”，加了“钅”字旁之后分別是“鉑”和“鈮”，在元素周期表中已經(jīng)存在了，所以“钅哥”是最好的選擇。

劉主任進(jìn)一步指出，這幾種元素的中、英文正式定名均在2010年之后，屬于新發(fā)現(xiàn)的元素，代表了科技新詞中很重要的一類。同時(shí)，它們是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，具有比較特殊的意義。新元素定名的一條重要原則是盡量選用曾經(jīng)在中國(guó)歷史上出現(xiàn)過(guò)的古字，不輕易造新字，新元素用字一般采用以形聲字為主體的簡(jiǎn)化字。此外，新元素用字在選用前還聽(tīng)取了語(yǔ)言文字界專家的意見(jiàn)，并征得國(guó)家語(yǔ)言文字工作委員會(huì)同意后發(fā)布。

112、114和116號(hào)元素都有了名稱，為什么113、115和117號(hào)元素的名稱仍空缺呢?對(duì)此疑問(wèn)，趙研究員做了回答: “實(shí)際上這三個(gè)元素已經(jīng)合成了，但是元素在命名以前需要有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行確認(rèn)，如果有獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室能夠確定這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的正確性，那么在不久的將來(lái)，這三個(gè)元素一定會(huì)得到命名。113號(hào)元素最早是2004年由日本科學(xué)家合成出來(lái)的，中國(guó)科學(xué)家當(dāng)時(shí)也參與其中。今年德國(guó)重離子研究中心重復(fù)了俄羅斯杜布納弗廖羅夫?qū)嶒?yàn)室合成的117號(hào)元素，但其很不穩(wěn)定，在α-衰變鏈中相繼生成115號(hào)和113號(hào)元素。他們合成的115號(hào)元素經(jīng)過(guò)α-衰變后也變成113號(hào)元素。”

發(fā)現(xiàn)新元素的意義深遠(yuǎn)

張?jiān)菏刻岢鲂略氐陌l(fā)現(xiàn)有四個(gè)重要意義：第一，在核物理領(lǐng)域，尋找到新的雙滿殼穩(wěn)定核區(qū)，可以為殼模型理論提供新的有力支持；研究新元素的核結(jié)構(gòu)和衰變特性，可提供新的核譜學(xué)知識(shí)。第二，在化學(xué)領(lǐng)域，隨著原子增重，電子數(shù)越來(lái)越多，會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的相對(duì)論效應(yīng)，從而改變?cè)氐幕瘜W(xué)性質(zhì)，甚至是在元素周期表的排位。第三，在原子物理領(lǐng)域，通過(guò)研究新元素原子的電子結(jié)構(gòu)，可以提供新的信息和知識(shí)。第四，如果新元素的半衰期與天體(或地球)的年齡相當(dāng)，那么在自然界中就有可能發(fā)現(xiàn)，從而可對(duì)天體物理學(xué)提供新的知識(shí)。趙宇亮研究員指出，除了實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值，探索新的元素更多是出于對(duì)科學(xué)奧秘的興趣和好奇，元素到底有沒(méi)有盡頭，這是科學(xué)家十分感興趣的問(wèn)題，因?yàn)榈厍蚝陀钪娑际怯稍貥?gòu)成的。

在談到科學(xué)家通過(guò)發(fā)現(xiàn)新元素獲得諾貝爾獎(jiǎng)的可能性時(shí)，三位專家均表示，科學(xué)家畢生的科研追求是探索未知，獲得真理，而不是為了獲得某一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。趙研究員指出：“新元素的研究，是科學(xué)領(lǐng)域的一顆璀璨明星，對(duì)于科學(xué)家而言有很大的吸引力。在諾貝爾獎(jiǎng)歷史上，通過(guò)發(fā)現(xiàn)新元素獲獎(jiǎng)的人很少，居里夫人算是一個(gè)例外，因?yàn)槌税l(fā)現(xiàn)‘鐳’和‘釙’兩種放射性元素之外，她更大的貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了放射化學(xué)這門學(xué)科。”

新元素中文名將及時(shí)進(jìn)入字庫(kù)

劉主任指出，全國(guó)科技名詞委是代表國(guó)家審定公布科學(xué)技術(shù)名詞的權(quán)威部門，一方面，科技界嚴(yán)格遵守我國(guó)的語(yǔ)言文字基本政策，不在科技領(lǐng)域隨意造字；另一方面，也要服務(wù)科學(xué)研究的實(shí)際，對(duì)于某些專門用字，考慮提供必要的用字服務(wù)，以方便科技知識(shí)的傳承和發(fā)展。元素“钅哥”“钅夫”“钅立”尚為字庫(kù)未收錄的“生僻字”，在發(fā)布之初，對(duì)科技新詞的推廣和使用帶來(lái)諸多不便。全國(guó)科技名詞委與方正集團(tuán)開(kāi)展合作，由方正電子公司字庫(kù)業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行“補(bǔ)字”工作，為第101～112號(hào)以及114、116號(hào)新元素的漢字制作計(jì)算機(jī)字體，收錄進(jìn)“方正宋體 S-超大字符集”，并提供相應(yīng)的輸入法，從而促成“钅哥”“钅夫”“钅立”等新詞進(jìn)入方正排版字庫(kù)和方正輸入法，使得這些新詞能夠順利進(jìn)入報(bào)紙、書(shū)本、屏幕，供媒體報(bào)道和公眾使用。

最后，劉主任指出：“全國(guó)科技名詞委對(duì)科技名詞的定名有著十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)范和程序，充分保證其規(guī)范性和權(quán)威性。在科技名詞規(guī)范化事業(yè)中，科技新詞工作具有重要意義。全國(guó)科技名詞委對(duì)新詞工作非常重視，專門成立了新詞工作委員會(huì)。此次新詞的發(fā)布試用對(duì)科技工作者在學(xué)術(shù)、科研等方面的工作有極為重要的作用。”

兩個(gè)小時(shí)的訪談很快就過(guò)去了，聽(tīng)完三位專家的介紹，筆者認(rèn)識(shí)到新元素的背后凝結(jié)著科學(xué)家們夜以繼日的艱辛付出，蘊(yùn)含著無(wú)數(shù)科學(xué)家的心血與智慧。在中國(guó)，像受訪的三位專家這樣在各自領(lǐng)域造詣精深的科學(xué)家還有很多，他們都在為中國(guó)的科技健康發(fā)展而辛苦工作，筆者由衷感到敬佩。

注 釋

① 112、114、116號(hào)元素在首批204條科技新詞中的記錄如下： 钅哥copernicium (化學(xué))：第112號(hào)元素。符號(hào)為Cn。英文名copernicium由國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)在2010年以天文學(xué)家哥白尼的名字命名。中文名“钅哥 ”(gē)經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定，在征得國(guó)家語(yǔ)言文字工作委員會(huì)同意后，于2011年正式公布。 钅夫flerovium (化學(xué))：第114號(hào)元素。符號(hào)為Fl。英文名flerovium由國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)在2012年以俄羅斯聯(lián)合核研究所弗廖羅夫核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的名字命名。中文名“钅夫 ”(fū)經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定，在征得國(guó)家語(yǔ)言文字工作委員會(huì)同意后，于2013年正式公布。 钅立 livermorium (化學(xué))：第116號(hào)元素。符號(hào)為L(zhǎng)v。英文名livermorium由國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)在2012年以美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的名字命名。中文名“钅立 ”(lì)經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定，在征得國(guó)家語(yǔ)言文字工作委員會(huì)同意后，于2013年正式公布。

② 靶核(target nucleus)：與入射粒子作用，并發(fā)生指定核反應(yīng)的核素。例如，用中子照射鐵元素生成55Fe，鐵元素稱為靶子元素，但其中只有54Fe與生產(chǎn)55Fe有關(guān)，因而只有54Fe稱作靶核。

③ 超重元素穩(wěn)定島：比喻理論上預(yù)言可能存在的穩(wěn)定超重元素，也稱元素超重島。

動(dòng)態(tài)

第六屆中國(guó)術(shù)語(yǔ)學(xué)建設(shè)暨術(shù)語(yǔ)規(guī)范化研討會(huì)在京舉辦

2014年9月20—21日，由全國(guó)科技名詞委和北京語(yǔ)言大學(xué)聯(lián)合主辦、北京語(yǔ)言大學(xué)高級(jí)翻譯學(xué)院承辦的第六屆中國(guó)術(shù)語(yǔ)學(xué)建設(shè)暨術(shù)語(yǔ)規(guī)范化研討會(huì)在北京語(yǔ)言大學(xué)舉辦。80多位代表參加了會(huì)議。

黑龍江大學(xué)鄭述譜教授、中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院朱建平研究員、南京大學(xué)魏向清教授、北京語(yǔ)言大學(xué)楊爾弘教授、解放軍外國(guó)語(yǔ)學(xué)院易綿竹教授分別做了題為《關(guān)于中醫(yī)學(xué)及其術(shù)語(yǔ)科學(xué)性的思考》《中醫(yī)藥術(shù)語(yǔ)規(guī)范化研究及其成果應(yīng)用》《術(shù)語(yǔ)翻譯過(guò)程的傳播學(xué)闡釋與思考》《中文術(shù)語(yǔ)在學(xué)術(shù)期刊中規(guī)范使用情況調(diào)查及科技期刊文獻(xiàn)歷時(shí)語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)》《數(shù)據(jù)密集型科學(xué)范式相關(guān)術(shù)語(yǔ)研究》的主旨報(bào)告。40多位專家在“術(shù)語(yǔ)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用”“術(shù)語(yǔ)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化”“術(shù)語(yǔ)翻譯與教學(xué)”等四個(gè)分論壇上宣讀論文。

全國(guó)科技名詞委劉青副主任做了大會(huì)總結(jié)。他充分肯定了本次會(huì)議的重要意義和成就，并對(duì)中國(guó)術(shù)語(yǔ)學(xué)建設(shè)下一步工作提出了建議和希望。

(溫昌斌)

編者按：2014年6月25日，全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)新詞工作委員會(huì)聯(lián)合光明網(wǎng)正式對(duì)外發(fā)布試用第一批204條科技新詞，其中包括“大數(shù)據(jù)”“云計(jì)算”“物聯(lián)網(wǎng)”“三維打印”等。首批科技新詞一方面旨在及時(shí)回應(yīng)社會(huì)熱點(diǎn)關(guān)注，對(duì)科技名詞使用混亂的現(xiàn)象早發(fā)現(xiàn)、早規(guī)范；另一方面旨在引導(dǎo)公眾通過(guò)科技名詞關(guān)注科技進(jìn)展?！邦母纭薄邦姆颉薄邦牧ⅰ比齻€(gè)新元素也在此次公布的新詞之列①。筆者與光明網(wǎng)《名家訪談》節(jié)目組一同就三個(gè)新元素的相關(guān)問(wèn)題采訪張煥喬、劉青、趙宇亮三位專家，本文根據(jù)采訪內(nèi)容整理而成。

2014-09-11

郭劍(1986—)，男，中國(guó)傳媒大學(xué)博士研究生，全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)事務(wù)中心編輯，研究方向?yàn)榫庉嫵霭鎸W(xué)、傳播學(xué)。通信方式：guoj@cnctst.gov.cn。

H083；N04

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1673-8578(2014)05-0020-04