
科學家首次使用鈦粒子束創造出放射性極強的 116 號元素「鉝(livermorium)」,好消息是,這代表研究人員握有進一步合成假想 120 號元素「Unbinilium」的技術,若 120 號元素成功製造出來,將成目前已知最重且相對穩定的超重原子。
元素週期表根據每種元素的原子序數(原子核中的質子數)排列,表上前 94 種元素都能在自然界中發現,但往後更重的元素都只能從實驗室透過將現有元素融合在一起形成。
從字面上看,製造超重元素很簡單:只要將 2 種較輕元素粉碎重新組合,獲得新的特定原子序,就能形成新元素,就像數學基本算術 1+2=3 一樣,比如為了製造具 118 個質子的元素鿫(Oganesson),科學家通常會朝鉲(Californium,具 98 個質子)發射鈣粒子束(具 20 個質子)。
朝不同目標發射鈣束是超重元素 112~118 最初合成方式,但被當作撞擊目標的最重元素目前只到鉲,後面元素太不穩定,更難控制結果。
如果不能改變撞擊目標,那就調整撞擊的粒子束,柏克萊國家實驗室(LBNL)團隊最近就選擇這一方法,透過將光束從鈣變成鈦(具 22 個質子)去撞擊鈽(具 94 個質子),成功合成出 116 號元素鉝(Livermorium)。

▲ 科學家首度成功以鈦光束撞擊鈽目標物,產生 116 號元素鉝。(Source:柏克萊實驗室)
由於這是鈦光束首次應用此類實驗,為了測試是否有效,研究人員將鈦-50(鈦的稀有同位素)放入專用烤箱加熱至 1,649℃,使鈦蒸發產生帶電鈦電漿,然後操縱成光束向目標鈽發射,成功於 22 天實驗過程產生 2 個鉝原子。
隨著鈦光束概念驗證到位,團隊正計畫繼續使用鈦束尋找假設的 120 號元素 Unbinilium(Ubn)。Unbinilium 位於元素週期表第八列,是目前尚未被發現的超重元素,但它很可能落在理論上的「穩定島(Island of stability)」區域,即質子、中子為幻數組合,能形成更穩定、不會立即分裂的超重原子核(一般而言,超重元素會在幾毫秒內衰變)。
雖然製造 120 號元素所需時間可能比製造 116 號元素時間長約 10 倍,但若成功合成出 120 號元素,科學家將能在更長時間下觀察超重元素行為,找出更重、壽命更長的原子極限。
新論文已提交至《物理評論快報》(Physical Review Letters)期刊。
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(首圖來源:pixabay)