制造新元素,得不偿失?
制造新元素,得不偿失?
由于超重元素的商业化途径十分有限,因此曾发现 15 种超重元素的美国实验室已停止尝试
所以,我们来到了化学的边缘地带:原子序号 118,鿫 (新字结构,字符描述:⿹气奥,※此字在您的系统上可能无法显示,因而变成空白、方块或问号。拉丁学名 Oganesson),排在元素周期表的末尾,这也是科学问题与哲学问题相互融合的地方。如果某种元素在自然界中并不存在,如果它只能在实验室中被制造出来,而且只能存在一瞬间,转眼就会消失不见,那么它还算是一种真正的元素吗?用「发现」来描述这项功绩是否恰如其份?通过将较轻的元素混合在一起制造出较重的元素,科学家们可以将元素周期表扩展到什么程度?为了在表上添加一个小方块,值得付出这么多时间和努力吗?
有一个地方可以找到这些问题的答案,那就是美国加州大学柏克莱分校 (University of Californiaat Berkeley,以下简称柏克莱) 后山的 Cyclotron Road,沿着这条路爬上山顶会让你小腿酸痛。几十年来,劳伦斯柏克莱国家实验室 (Lawrence Berkeley National Laboratory) 的大型加速器——其内部可以进行高能粒子的碰撞和组合——产生出了这个世界前所未知的一系列元素,一共 15 个,其中包括从 93 号到 106 号之间的每一个元素,只有一个除外。它们被称为超重元素 (superheavies),然而这一直是一个不精确的术语,有时候指的是 92 号以上的元素,有时候是 100 号以上或 103 号以上。
就连对这些元素的命名,柏克莱都是独领风骚。铹和?这两种超重元素是以柏克莱的两大核子物理巨头劳伦斯 (Ernest Lawrence) 和西柏格 (Glenn Seaborg) 的名字命名的,他们为这所大学建造了加速器并利用它们研究元素周期表中最重的元素。另外两种超重元素被命名为锎和锫,对此,《纽约客》俏皮地表示:柏克莱没有把另外一对超重元素命名为 universitium 和 ofium,实在是浪费掉了使自己真正永垂不朽的机会。
但是后来,柏克莱高调前行的步伐停滞下来。在柏克莱合成的最后一个新元素是?,那是 1974 年。如今,宣布发现新超重元素的机构是俄罗斯杜布纳、德国达姆施塔特和日本埼玉的实验室。这项科学发生了变化,看起来柏克莱甚至没有试着去追赶。制造新元素的成本攀升至数百万美元——这笔钱永远也无法收回,因为大多数超重元素都无法长时间保持稳定,不具有商业可行性。资金来源枯竭了;有一次,科学家们在用备件制造离子分离器时,利用捕鼠器的弹簧制作了一个阀门。这所大学的一些加速器被废弃了,其中一个改造成了停车场。
1990 年代末期,柏克莱的一个团队最后一次冲破元素周期表的边界,甚至宣布偶然发现了 118 号元素——只是后来这些数据被爆料是某个人的学术造假。然后就偃旗息鼓了。柏克莱的科学家加入其他机构科研人员的行列,研究新元素,但在他们自己的粒子加速器中,他们只是致力于研究已知的超重元素。从事这项工作的大型机构大约有六家,其中只有柏克莱决定彻底停止追逐这个周期表的尾巴。
Origins of the Artificial Elements
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