有了制造超重元素的新方法，120號元素何時成功

　　近日，在美國伊利諾伊州舉行的“核結構2024”會議上，研究人員展示了一種制造超重元素——120號元素的新方法，這將是迄今為止最重的元素。

　　美國勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員7月23日宣布，他們首次利用鈦束制造出一種已知的超重元素，即116號元素。在升級實驗室的設備后，該團隊計劃使用類似的技術嘗試制造120號元素。迄今為止，人類制造出的最重元素是于2002年首次合成的118號元素。

　　日本理研西田加速器科學中心超重元素研究團隊負責人Hiromitsu Haba表示，這項研究“真正具有開創性”。“事實證明，尋找118號元素以外的超重元素是一個巨大挑戰。”他說，“實驗數據將大大提高現有理論計算的準確性，并將極大推動人類發現119號和120號元素。”

　　超重元素在地球上不是自然存在的，但科學家認為它們可能會出現在恒星中。它們具有高放射性，通過核裂變迅速分解，幾乎沒有直接實際應用的前景。但通過制造新元素，科學家加深了對宇宙如何運行的理解，并填補了原子核行為及其極限的理論模型。

　　勞倫斯·伯克利國家實驗室重元素團隊負責人Jacklyn Gates說，化學家對下一組元素特別興奮，因為它們將落在元素周期表新的一行。119號或120號元素將是第八個“周期”記錄下的第一個元素。在這一行中，研究人員希望找到具有迄今未見過的電子構型或軌道的原子。

　　Gates表示，化學家對觀察g軌道的潛力感到高興，這將提供“一套全新的軌道來研究和探索化學”。

　　為了制造新元素，研究人員使用粒子加速器將離子束與固體靶中的原子碰撞，希望引發核反應，使原子核聚變，產生擁有更多質子和中子的元素。但現有的原材料正在失去動力。

　　最近發現的一組超重元素，即114號到118號元素，都是用鈣-48束轟擊由錒系元素構成的靶標而產生的。鈣-48束有20個質子和28個中子。鈣的這種同位素特別穩定，因此成為促進必要的核聚變反應的理想選擇。

　　然而，鈣只能把研究人員帶到元素周期表的外圍。研究人員試圖用比鈣-48束更重的光束，如鈦和鉻的同位素，制造超重元素。但出于某種原因，他們什么也沒看到。

　　這次，研究人員選定了鈦。為了確定鈦-50束可以用來制造超重元素，Gates團隊制造了鉝-290，這是一種以前只用鈣束產生的同位素。

　　“鈦束真的很難做出來。”Gates說，鈦的熔點接近1700攝氏度，是鈣的兩倍多。“為了制造鈦束，必須將它加熱到足以讓離子蒸發的程度，而且把它放在距離必須冷卻到液氦溫度的東西幾英寸的地方。”

　　研究團隊使用勞倫斯·伯克利國家實驗室的88英寸回旋加速器設備加速鈦束，并將其發射到钚制成的靶標上。

　　俄羅斯聯合核子研究所弗雷洛夫核反應實驗室負責人Yuri Oganessian表示，Gates團隊提供的數據是“通往新元素的必經之路”。

　　2023年10月，聯合核子研究所在一份新聞稿中表示，其科學家利用鉻束和鈾靶產生了一種以前從未見過的鉝同位素，這表明鉻束可以制造出120號元素。Oganessian說，在將研究結果提交給期刊之前，研究團隊正努力收集更多的數據。

　　Gates表示，團隊下一步是用鈦裝置重復合成鉝，以縮小最佳實驗參數。然后，研究人員計劃與美國橡樹嶺國家實驗室的科學家合作，產生一個锎靶用于實驗，目的是制造120號元素。

　　Gates估計，一旦實驗啟動，研究人員將需要100至200天的運行時間，用鈦束轟擊锎，才能產生120號元素。實際上，這需要兩到三年的時間。

　　“現在我們只能說，合成120號元素并非沒有希望。”Oganessian估計這大約需要6年的連續運行時間，更多的預備實驗將幫助科學家學會如何縮短這一時間。