一种制造116号元素的新方法打开了更重原子的大门

Berkeley实验室科学家成功用钛50束制造元素116，开启了制造更重元素120的新途径。

Berkeley实验室的研究人员成功用钛50束制造出超重元素116。这一里程碑为尝试制造更重的元素120奠定了基础。

关键要点：
* Berkeley实验室的科学家首次用钛束成功制造已知元素116(锝)，这是迈向制造元素120的重要一步。
* 如果发现，元素120将是有史以来最重的原子，并将位于元素周期表的第八行。
* 元素120接近理论上的“稳定岛”，可能具有更长的寿命，使科学家能够更好地研究它们。

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的科学家们已发现了118个已知元素中的16个。如今，他们完成了潜在创造另一个新元素120的重要第一步。

今天，由Berkeley实验室重元素小组领导的国际研究团队宣布，他们用钛束制造出了已知的超重元素116，这是通往元素120的重要突破。该结果在2024年核结构会议上公布，相关科学论文将发布在在线存储库arXiv上，并已提交至《物理评论快报》期刊。

“这个反应以前从未被证明过，在我们尝试制造元素120之前，证明它是可能的至关重要，”Berkeley实验室的核科学家Jacklyn Gates说道，她领导了这项工作。“创造一个新元素是极为罕见的壮举。能参与这一过程，并有一条有前景的道路，非常令人兴奋。”

在实验室的重离子加速器——88英寸回旋加速器——运行22天期间，团队制造了两个元素116(锝)原子。制造元素120的难度更大，但根据他们制造116的速度，科学家们可以在几年内合理地寻找这一反应。

“我们需要自然界的慷慨，自然界确实慷慨，”Berkeley实验室核科学部主任Reiner Kruecken说道。“我们认为制造120的时间大约是116的十倍。这不容易，但现在看来是可行的。”

如果发现，元素120将是已知最重的原子，并将位于元素周期表的第八行。它靠近理论上的“稳定岛”，这是一个具有独特性质的超重元素群。到目前为止发现的超重元素几乎瞬间分裂，但适当的质子和中子组合可以形成一个更稳定的核，存活时间更长，从而让研究人员有更好的机会研究它。在极限条件下探索元素可以提供原子行为的见解，测试核物理模型，并绘制原子核的边界。

制造超重元素

制造超重元素的理论配方很简单。将两个较轻的元素撞在一起，使它们的质子总数等于你想要的新原子的质子数。基本的数学：1+2=3。

实际上，这当然是极其困难的。可能需要数万亿次的相互作用才能成功融合两个原子，而且有些元素不容易被转化为粒子束或靶标。

研究人员选择特定的同位素，即具有相同质子数但中子数不同的元素变体，作为他们的束和靶。最重的实用靶是称为钚-249的同位素，具有98个质子。(更重的靶，如具有100个质子的锿，会衰变得太快)。这意味着尝试制造元素120时，研究人员不能使用他们惯用的含20个质子的钙-48束。而是需要一个具有22个质子原子的束：钛，这在制造超重元素时并不常用。

88英寸回旋加速器的专家们着手验证他们能否在几周内制造出足够强的钛-50同位素束，并用它来制造锝，这是Berkeley实验室迄今为止制造的最重元素。

到目前为止，元素114到118仅用钙-48束制造，这种束具有特殊的或“神奇的”中子和质子配置，帮助它与靶核融合以产生超重元素。该领域一直存在的问题是，使用钛-50这样的“非神奇”束是否可能在稳定岛附近制造超重元素。

“首先尝试制造比新元素稍微简单一点的东西很重要，以观察从钙束转到钛束如何改变我们生产这些元素的速度，”Berkeley实验室重元素小组的科学家Jennifer Pore说道。“当我们试图制造这些极其罕见的元素时，我们站在了人类知识和理解的绝对边缘，并且不能保证物理学会像我们预期的那样运作。用钛制造元素116验证了这种生产方法的可行性，我们现在可以计划寻找元素120。”

本文译自 Berkeley Lab，由 BALI 编辑发布。