元素周期表 迎来4位“新朋友”
来源：南方日报 日期:2016-06-13
6月8日晚，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)正式公布了4种新发现元素的名称：113号元素Nihonium(Nh)，115号元素Moscovium(Mc)，117号元素Tennessine(Ts)和118号元素Oganesson(Og)。它们有5个月的“公示期”，如无明显反对，今年11月起，这四个名字将正式启用。
4种元素即将入列元素周期表是件颇具象征意义的科研成果：这意味着现有元素周期表的七个周期已全部被填满，如果能够发现更高原子序数的元素，它将位列第八甚至第九周期。超重元素是否存在上限?稳定岛假说是否成立?也许我们正接近答案。
“撞”出新元素
113号元素Nihonium来源于日本国名的日语发音Nihon;115号元素Moscovium由俄罗斯首都莫斯科的英文Moscow加后缀ium组成;117号元素Tennessine来源于美国田纳西州(Tennessee);118号元素名为Oganesson，以致敬俄罗斯科学家尤里·奥加涅相(Yuri Oganessia)——这位老人领导合成了6种人造元素。
其中，113号元素是首次由亚洲国家发现的元素，它的发现者、日本理化学研究所森田浩介团队曾考虑用Japonium(来源于日本的英文Japan)、Rikenium(理化学研究所)或Nishinanium(日本近代物理奠基人仁科芳雄)来命名，但最终选择了Nihonium。森田团队在给IUPAC的说明中解释说，福岛核泄漏后，有民众不再相信科学，他们希望让民众重燃对科学的骄傲与信念。
某种意义上说，“发现”新元素更可以说是“创造”新元素。在自然界中，只存在90种元素，已知其余的28种，只诞生于实验室。截至目前，世界上只有美国、俄罗斯、德国等少数几个国家能够开展人造元素合成实验，一方面是技术门槛极高，另一方面是花费巨大。
合成人造元素的原理听起来不复杂——撞击：科学家们用加速器将离子加速，轰击重离子靶，这种方法有很小的概率命中目标，“撞出”新元素来。新元素在极短的时间里衰变(森田团队首次合成的质量数为278的Nihonium同位素半衰期仅为0.24毫秒)，科学家依据其衰变产物来判断是否产生新元素。
用来撞击的“子弹”和“靶子”也是极其珍贵。以117号元素Tennessine诞生为例，它的“靶子”是97号元素锫，数据显示，从1967年至今，在美国生产的锫元素刚刚超过1克，称其价值连城并不为过。
2008年，为了给Tennessine实验制造“靶子”，美国橡树岭国家实验室用了大半年时间制得22.2毫克的锫249，这些“靶子”被运至俄罗斯，在加速器中经亿万次轰击，最终得到了两种Tennessine的同位素。
命名权竞赛
一种新元素，从发现到正式命名，需要经过多次实验确认，这其间甚至可能间隔十数年甚至更长。一个共识是，一个实验发现了新元素，需要由另一个实验室成功重复该项试验，才可获得承认。2004年7月，森田浩介使用铋209锌70之间的冷融合反应，合成了Nihonium。随后，森田团队两次合成了该元素，进一步证实了实验的可靠性。
另一方面，早在2003年8月，奥加涅相领导的俄美联合团队就宣布探测到了113号元素——他们的方法是先产生了115号元素Moscovium，然后由其衰变得到Nihonium，不过IUPAC认为该实验并未符合“发现元素”的标准。。
值得一提的是，位于兰州的中国科学院近代物理研究所通过对 266的衰变特性进行研究，佐证了日本团队的实验。能够命名一种元素无疑是特殊的荣耀，对于新元素的合成，各国实验室之间的竞争非常激烈，很多时候是数家实验室同时独立完成实验，而决定命名权的，就是IUPAC。
以第105号元素为例，苏联团队建议名称Nielsbohrium，以纪念丹麦核物理学家尼尔斯·玻尔;而美国团队则提出把新元素命名为Hahnium，以纪念德国化学家奥托·哈恩。直到1997年，各方才达成妥协统一了命名，结束了这场元素命名之战。
寻找稳定岛
一般认为，元素序数越大，半衰期越短，即序数越大的元素，存在时间越短。不过，到20世纪中叶，科学家提出了稳定岛假说，认为量子效应会使得某些较重的原子拥有较长的半衰期。
20世纪60年代末，丹麦物理学家S·G·尼尔松通过计算预测称，114号元素 的同位素 298即是一个稳定岛，甚至，在其附近能存在一个由成百个超重核组成的稳定岛。但迄今为止科学家并未能得证实此预测。
不过，俄罗斯科学家对114号和116号元素衰变过程中释放出来的α射线的能量和各种同位素寿命的测定结果表明，整个衰变过程与稳定岛假说相吻合。而在合成115号元素时，得到的105号元素 的同位素 270，半衰期竟然达到23.15小时，成为稳定岛假说的另一佐证。
除了寻找稳定岛，合成超重元素的另一个目的在于探寻超重元素的极限。从理论上说，随着质子数不断增加，质子间库仑斥力将快速上升，最后超过强相互作用力，使得原子核“解体”。北京大学物理学院教授孟杰认为：“原子核电荷和质量的上限不仅对原子核结构，而且对理解宇宙和恒星的结构及其演化有十分重要的意义。"
2010年，在成功合成第117号元素后，奥加涅相曾说过这样一段话：“我们研究出了这种新元素，但可能无法确知它将会被用于何处。或许未来的科学家会发现它具有广阔的应用前景，但对于我来说，它的未来将是一个谜，我想，这也就是科学发现的魅力吧。”
