探索發現:元素週期表一直不停的修改,到底有多少種元素?

學校教室牆上貼著的元素週期表一直都在不停地修訂,這是因為人類發現的元素數量在不停增長。使用粒子加速器讓原子核對撞,科學家可以製造出新的“超重元素”。相比從自然界發現的92種元素,超重元素的原子核擁有更高的質子數與中子數。它們巨大的原子核非常不穩定——在極短的時間內(通常只有幾千分之一秒到幾分之一秒),它們就會衰變(這種衰變具有放射性)。

探索發現:元素週期表一直不停的修改,到底有多少種元素?

但是,在它們存在的時間內,這些新的人工合成元素,例如釒喜(seaborgium,第106號元素)以及釒黑(hassium,第108號元素),和其他元素一樣,都具有能夠被準確定義的化學性質。通過精妙設計的實驗,科學家們抓住少量的釒喜和釒黑在衰變之前短暫存在的一瞬間,測量了它們的部分化學性質。

由於物理學家認為,只要原子核擁有“魔數”數目的質子和中子,就會特別穩定,因此他們想在元素週期表中找出一個名為“穩定島”(island of stability)的區域——在這個區域中,超重元素更穩定,壽命更長,目前的合成技術還無法合成出這樣的元素。但是,超重元素的大小是否有極限?

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依據相對論的一項簡單計算告訴我們,電子無法被擁有超過137個質子的原子核束縛。更加複雜的計算也證實了這個極限。然而,來自德國法蘭克福-歌德大學的核物理學家沃爾特·格雷納(Walter Greiner)卻堅持認為:“元素週期表絕對不會在第137號元素前止步不前;事實上,它永無止境。”但是,要想通過實驗來驗證格雷納的斷言,從目前的研究水平來看,這還是一個很遙遠的目標。


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