走进科学
宇宙中最重的元素是什么
铀、钚、Oganesson，还是一种尚未发现的元素，或者完全不同的东西？
元素的物理性质至关重要，它们塑造了宇宙中的每一种相互作用，是它们生成方式的结果，也决定了我们如何利用它们。对于上述问题，通常有一些不错的答案，但同时也存在许多细微差别。这个问题并没有看上去那么明确。
正如我们过去讨论过的，重量和质量在科学中是两个不同的概念。当然，它们是相互关联的，但质量是物质的固有属性，而重量是一个依赖于测量地点的重力场的力。所以对于重度来说，我们可以用质量定义，或者说关于元素的感觉。
自然界中最重的元素是铀。特别是同位素铀-238，它是所有天然同位素中最丰富且最稳定的，通常被认为是自然界中可以找到的最重元素。其原子质量，顾名思义，是238，即其原子核中的中子和质子数。对于铀-238，它有92个质子和146个中子。
具有更多质子数的每个元素都是在实验室中制造出来后被发现的，但事实证明，尽管钚(94个质子)是在Glenn T. Seaborg和他的加州大学伯克利分校团队的实验室中认识到的，它也是自然存在的。其中一些天然钚与铀有关。有些则在海底沉积的陨石尘埃中被发现。因此，钚-244是我们所知道的最重的自然存在的元素。
但是，我们已经创造出了比钚更大的元素。有史以来合成的最重元素是Oganesson(化学符号Og)，它有118个质子和176个中子，原子质量为294。它于2002年首次在莫斯科附近的杜布纳的联合核研究所(JINR)获得，并以发现周期表中最重元素的俄罗斯-亚美尼亚核物理学家Yuri Oganessian命名。
有可能有一天这个记录会被打破。核物理学家已经发现了所谓的魔数——某些特定质子数和/或中子数的原子核比其他核更稳定。这些数字是2、8、20、28、50、82和126。最后一个数字目前仅适用于中子，但有可能假设性的unbihexium，具有126个质子和更多的中子，可以合成并保持稳定。或者，至少是稳定到我们能测量它的程度。
现在我们不再关注原子质量，而是关注另一个量：密度。密度是单位体积的质量。这是一个非常有用的量，在涉及人类经验时，使得副标题中著名的陷阱问题得以解答。铅的密度较大，使我们认为它应该比一千克羽毛更重，尽管它们的质量相同。
密度与原子质量并不成正比，所以如果你有一个铀立方体和另一个元素的立方体，铀不会仅仅因为它具有最大质量而成为密度最大的元素。密度最大的元素是锇，紧随其后的是铱。它们的密度几乎是铅的两倍，而且相差无几。
元素如此密集的原因与一种特殊的平衡现象有关。它们具有足够高的原子质量，但由于电子排列得很好，原子半径相当小。因此，在相同的体积内，你可以放入比其他任何已知元素都要多的锇原子。锇的密度是液态水的22.6倍。
本文译自 IFLScience，由 BALI 编辑发布。