来源:央视新闻客户端 发布时间:2024/4/21 18:25:33
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元素周期表是否有尽头?探寻神秘的“119号”元素

 

你知道神秘的“119号”元素吗?1869年,俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律,按照这个周期律,当时已经发现的金、银、铜、铁、氧等63种元素可以排列成一张元素周期表,表中每一个行称为一个周期,每一列称为一个族,同一族的元素有相同的性质。随着科学的发展,目前人类已经发现了118种元素。元素周期表上也有了七个完整的周期。全世界的科学家都希望能发现第119号元素,开启一个新的元素周期,中国科学家也在努力。

探寻神秘的“119号”元素

记者:这么多年搞科学研究,中国科学家目前的研究方向到底在这个表的什么位置呢?

中国科学院近代物理研究所研究员 张志远:元素周期表上的元素,最重的元素到了118号元素。118号元素合成以后,大家都想去合成第119号元素。这118个元素刚好把元素周期表的7个周期全部填满,那我们未来可能合成的第119号元素,它就应该排在元素周期表的第8周期。所以这也是我们做超重元素研究的一个核心的科学目标,去合成下一个新元素。

据介绍,在元素周期表中,原子序数大于103的元素被称为超重元素,113号到118号超重元素是在2016年前后,由日本、俄罗斯、美国等国家的科学家发现并命名的。哪个国家的实验室最先发现新元素,那么这个国家或实验室就有权对这个新元素进行命名。目前全球科研实力较强的国家都在开展新元素的探索和研究,不过由于技术上的限制,使得这个新元素的诞生仍然是个谜。

中国科学院近代物理研究所研究员 张志远:要让它原子核里面有119个质子,要合成这样的原子核非常困难。这个新元素的产生方法发生了变化,沿着原来从114到118号元素合成的这个技术路线到119号不再适用了。我们需要去寻找新的实验路线才能去做119号元素合成的这个实验。

我国获重要技术飞跃 助力探寻新元素

元素周期表排名靠后的绝大部分元素都具备一定的放射性,因此这些元素的稳定性比较差,极个别元素甚至只能存在非常短的时间,所以这些元素在地球的自然环境中不可能存在,只能通过实验室人工合成出来,科学家相信未知的第119号元素同样如此。全世界的科学家都在努力希望能在实验室合成这个元素。最近,中国科学院近代物理研究所在超重元素研究加速器装置上取得了重要技术飞跃,为我国率先实现新元素的合成打下了良好的基础。

总台央视记者 褚尔嘉:这台大型的科研装备就是中国科学院近代物理研究所的中国超重元素研究加速器装置。它拥有一个非常长的直线加速器,长度达到50多米。自从2022年这套装置整体建成出束以来,目前已经稳定运行了10000多个小时。

新元素“探寻利器”:超重元素研究加速器

据介绍,2019年中国科学院近代物理研究所开始将原有的质子直线加速器改造升级为重离子加速器,让它成为超重元素研究的专用加速器。经过近3年的改造,如今这套装置已经成为国际上技术领先的新元素研究利器,并成功实现了14.8粒子微安流强、224兆电子伏能量的氩40束流稳定运行。

中国科学院近代物理研究所所长 孙志宇:比如说我要合成115号元素,在1个粒子微安的束流条件下,我一天大概可以得到1个115号元素的粒子。但是如果我有10个粒子微安的束流,那么同样我一天就可以得到10个粒子,那样在相同的时间内,我就可以做更精细的研究或者可以得到一些产生概率更低的元素。

新一代新元素“探寻利器”正在建设中

为了早日实现合成新元素的科学目标,我国新一代技术指标更强的国家重大科技基础设施——强流重离子加速器也正在建设中,预计2025年左右完工。到时我国将再添新元素“探寻利器”。

强流重离子加速器装置已经于2018年在广东惠州开工建设,这一大科学装置将为我国相关领域的科学研究提供国际上脉冲流强最高的重离子束流和精度最高的核质量环形谱仪,为我国核物理和核天体物理基础研究创造国际一流的实验条件。

中国科学院近代物理研究所研究员 张志远:未来的话,在惠州这个强流重离子加速器上,它的束流强度比我们现在的超重元素加速器装置还要高。如果我们在这台新装置上去做新元素的合成实验,那么可能更容易去缩短束流时间,更有利于我们去观测到整个事件。

新元素有什么用处?

各国科研人员花费大量时间精力去探索的新元素到底有什么用处?会对人类产生哪些影响呢?

历史表明每个新元素都“非常有用”

专家介绍,基础研究的一个特点就是在做它之前,谁都不知道有什么用,但是一旦做成了,也许有很大的应用价值。新元素研究就是这样一个研究领域,诞生之前,谁都难以判断它未来一定会在哪个领域产生影响,但是从以往的经验来看,每个元素的发现都会对人类生产生活产生巨大影响。

中国科学院近代物理研究所研究员 张志远:从我们核物理的研究来讲,理论预言,在最重的这些元素里面,存在一批寿命相对比较长的原子核。如果我们在实验上能够合成了这些寿命比较长的原子核,那么它未来的用处也许可以作为核燃料,也许可以作为放射性医学的一些原材料。

中国科学院近代物理研究所所长 孙志宇:我们的自然界都是由各种各样的元素构成的,我们自然界中到底存在多少种元素是一个自然而然产生的问题。寻找发现新的元素,寻找它存在的极限,对于我们现有的科学理论是一个重要的检验。同时在这个过程中,发展的各种技术和方法也有很广阔的应用前景。对于一些同位素的药物,对于一些放射性乏(燃)料的后处理等等,都是一个非常基础的必要条件。

 
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