发布时间:2024-09-16
2024年5月9日,《光明日报》报道:“119号新元素,我们来了!”这一消息标志着全球科学家在探索元素周期表边界方面又迈出了重要一步。自1869年俄国化学家门捷列夫首次提出元素周期律以来,人类已经发现了118种元素。然而,科学探索永无止境,合成119号元素的竞争正在悄然展开。
元素周期表的诞生是化学史上的一个里程碑。门捷列夫在前人工作的基础上,经过艰苦研究,将看似复杂的元素发现变得系统而有规律。他的周期表不仅包含了当时已知的63种元素,还预言了钪、镓等元素的存在。随着科技的进步,元素周期表不断完善,目前已形成7个完整的周期和16个族。
118号元素的发现为元素周期表的第七周期画上了句号。2006年,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室与俄罗斯科学家合作,通过将钙-40离子加速轰击锎-249,成功合成了3颗118号元素原子。这种新元素被命名为Oganesson(Og),以纪念超重元素合成先驱者尤里·奥加涅相。Og是一种人工合成的稀有气体元素,其原子序数和原子量均为所有已发现元素中最高。
然而,科学探索的脚步从未停歇。合成119号元素面临着前所未有的挑战。中国科学院近代物理研究所研究员张志远指出:“119号元素意味着要让原子核里面有119个质子,合成这样的原子核非常困难。原来的合成技术不再适用,必须寻找新的实验路线。”
面对这一挑战,各国科学家正在积极行动。德国、美国正在建设大科学工程,俄罗斯已建成超重工厂,日本也提升了其加速器性能。中国同样不甘落后。2019年5月,中国科学院近代物理研究所开始研制超重元素研究加速器装置,将原有的质子直线加速器改造升级为重离子加速器。该装置于2022年2月建成,已成功实现14.8粒子微安流强、224兆电子伏能量的氩-40束流稳定运行。
合成新元素不仅是一项科学挑战,更具有重要的应用前景。张志远表示:“如果在实验上能够合成这些寿命比较长的原子核,那么它未来用处很多,包括作为核燃料、放射性医学原材料等。”此外,新元素的发现还能推动相关技术和方法的发展,为同位素药物研发、放射性乏燃料后处理等领域提供技术支持。
中国在新元素合成领域的贡献不容忽视。尽管起步较晚,但中国科学家在短短30年内已合成38种新核素,位居全球前列。2023年11月,中国科学家成功验证性合成了115号元素,为新元素合成奠定了基础。目前,中国正在积极推进强流重离子加速器等大科学装置的建设,预计2025年左右完工,这将为新元素合成提供更佳的实验条件。
元素周期表的每一次“上新”都是人类认知的一次飞跃。从门捷列夫的预言到118号元素的发现,再到119号元素的探索,科学探索永无止境。正如孙志宇研究员所言:“超重核研究处于突破的前夜,各国机遇平等。”我们期待着不久的将来,能够在元素周期表上看到由中国科学家命名的新元素,开启人类认知的新篇章。