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(xué)的眼光審視這個(gè)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(gè)氫元素就可以生成水，而水生養(yǎng)的物質(zhì)又何止千千萬(wàn)呢！況且氫元素生成的物質(zhì)可遠(yuǎn)不止水這一種。想想多么神奇，元素是構(gòu)成這個(gè)世界的基石！

追根探源，這些元素從何而來(lái)的呢？這個(gè)問(wèn)題一直伴隨人類(lèi)社會(huì)的產(chǎn)生與發(fā)展。時(shí)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(xué)元素周期表又增添了四位新成員。由日本理化學(xué)研究所仁科加速器研究中心發(fā)現(xiàn)的113號(hào)，以及由美俄相關(guān)科研機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)這4個(gè)新元素得到了國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的認(rèn)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(lèi)尋找新化學(xué)元素的過(guò)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(hào)元素鈾，93號(hào)及以上的元素都是人工合成的。美國(guó)1940年率先發(fā)現(xiàn)了93號(hào)元素镎以后，接連發(fā)現(xiàn)94號(hào)到103號(hào)的多個(gè)新元素。上世紀(jì)80年代和90年代，德國(guó)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了107號(hào)到112號(hào)共6個(gè)新元素，鑄就了一個(gè)新元素發(fā)現(xiàn)的新時(shí)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(guò)核反應(yīng)堆來(lái)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(guò)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(lái)合成?？茖W(xué)家先將一個(gè)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(gè)元素，讓它們兩個(gè)融合在一起，然后再通過(guò)衰變形成新的元素。

日本研究小組利用線(xiàn)型加速器使30號(hào)元素鋅的原子加速，然后撞擊83號(hào)元素鉍的原子，使二者原子核融合在一起而得到113號(hào)元素。第一個(gè)113號(hào)元素的原子是通過(guò)50萬(wàn)億次相撞才產(chǎn)生的。

人工合成新元素到底有意義嗎？

科學(xué)家們以這樣特殊的“創(chuàng)作”方式尋找新元素，對(duì)幫助人類(lèi)更深入地了解“我們周?chē)@個(gè)物質(zhì)世界究竟是怎樣生成的”這個(gè)問(wèn)題有非常重大的意義。因?yàn)?，探索、發(fā)現(xiàn)新元素是人類(lèi)在不斷探索自然界奧秘的過(guò)程的一部分，也是人類(lèi)對(duì)自然界奧秘的認(rèn)識(shí)在不斷深化的過(guò)程。發(fā)現(xiàn)（合成）這些超重元素的意義在于人類(lèi)對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)更加深入了。大自然的奧秘將進(jìn)一步被揭開(kāi)，我們又成功地?cái)U(kuò)展了物理世界的認(rèn)知邊界。

113號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)締造者之一的森田浩介曾這樣說(shuō)過(guò)：“我們始終在尋找能夠確定第113號(hào)元素的證據(jù)，從沒(méi)有顧及過(guò)其他事情，我也不準(zhǔn)備放棄，我相信只要堅(jiān)持下去，好運(yùn)會(huì)降臨。”作為未來(lái)的掌控者，我們廣大青少年只要堅(jiān)定目標(biāo)，努力充實(shí)自己，必將在科學(xué)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(kāi)創(chuàng)新世紀(jì)。