杏彩体育网页版元素周期表的绝顶是一个无法依照现有秩序实行猜测的区域。正在这里，从原子序数为104（[图一]，元素符号为Rf）滥觞的完全元素，都从未正在天然界中被察觉过。毕竟上，它们很鲜明不答应显露正在这里。由于它们的原子核会正在本身造成的倏得，通过裂变或放射性衰变将本身扯破开来，由此开释出其内含的完全质子和中子。

超重元素是元素周期表中第104号及之后的元素：从[图一]滥觞，然后是[图二]（Db）、[图三]（Sg）、[图四]（Bh）等拥有怪异本质的元素，不断到有史此后发作的最重元素，即名为[图五]（Og）的第118号元素。人类仅造作出数目极少的超重元素。截至2020年，间隔初次正在试验室中胜利合成出已有18年，科学家陈述称他们总共造作出了5个原子。即使他们能够造作更多的原子，它也永恒不会是那种能够拿正在手里的东西，由于拥有很强的放射性，会自行瓦解而开释出大宗热量。欺骗“一次一个原子”的超速工夫，磋商职员开启了对元素周期表中未知区域的寻觅。他们察觉，就像任何中世纪造图师对全国的设思相同，那些未知区域非凡怪异。正在这片未知的化学元素周期表的范围，原子有很多怪异的本质，囊括南瓜形的原子核，以及电子与原子核间极强的彼此感化，而使电子受相对论礼貌的拘束，如此的电子与缠绕黑洞运转的物体没有什么区别。

这些超重元素的本质不妨会揭示更多闭于正在大领域天体物理征象（囊括超新星和中子星统一）中发作的原始元素的音讯。但不但这样，磋商这类怪异物质不妨有帮于科学家懂得咱们周遭天然存正在的、更为规范的物质。跟着磋商职员正在这些原子真实定和丈量方面做得越来越好，他们正正在拓展最初提出的元素周期表的范围。“元素周期表是化学中最根基的器械，”美国密歇根州立大学珍稀同位素束流装备的表面核物理学家和首席科学家维托尔德·纳扎雷维奇说，“元素周期表的界线是什么？原子物理学的范围正在哪里？化学的绝顶又正在哪里？”

正在美国劳伦斯伯克利国度试验室一个被称作“1号试验洞”的混凝土走廊里，间隔全国上为数不多的一台能够合成超重原子的仪器只要几步的墙上贴着一张海报巨细的表格，个中元素是依据核素（拥有特定质子和中子数量、处于特定核能态的原子）来陈列的，或者说是依照原子核中质子和中子的数目来陈列的。这张图表展现了完全已知闭于元素的核组织、衰变以及同位素（拥有不异质子数而中子数区别的元素变体）的音讯。

这是一份一贯被编纂和更新的文档。图表上的注解是正在2006年印刷后用暗号笔加上去的。这些暗号就像原子物理学的帆海家正在航行顶用铅笔标注新“岛屿”相同。然而，正在这种描绘下，岛屿指的是元素中具有更多质子数的同位素，它们只可正在粒子加快器如此的装备中才具看到。正在这片区域内，造作一个你思要的原子不妨需求一周的时光，因而记实试验的起色至闭主要。

“每个体都可爱手写的一面。”劳伦斯伯克利国度试验室重元素磋商团队的引导者杰克琳·盖茨说，“假如咱们2023年才把它打印出来——”

盖茨是一位核化学家，她风趣趣味，对本身及所正在团队为合成超重元素而研造的装备情有独钟。他们正在伯克利市山坡上的一个试验室里，用一个2.2米宽的挽回加快器（一种饱形粒子加快器）将轨范尺寸的原子撞正在沿途，由此造作出少许超重元素。这种挽回加快器的修造始于1958年，此前第一颗核弹爆炸时，科学家看到爆炸发作的浸降物会最终造成新的放射性元素，如镄（原子序数为100）。此刻，挽回加快器仍保存了最初的大一面组织；正在操纵室里，暗斗光阴通常显露的银色表盘的旁边，是20世纪80年代的米色面板和今世升级版的蓝色按钮。

1969年，第一种超重元素[图一]正在这里合成了出来。[图一]元素得名于帮帮证明原子组织的欧内斯特·卢瑟福。再往前几年，位于俄罗斯杜布纳的撮合原子核磋商所也造作出了[图一]元素，这个团队还正在2002岁首次合成出了[图五]元素，是以这一团队的引导者尤里·奥加涅相的名字定名。从20世纪50年代末滥觞，创造新元素的逐鹿变得比用来造作它们的离子束还要炎热。此刻，缠绕本相是谁先合成了什么元素的激烈讨论，要紧爆发正在劳伦斯伯克利国度试验室和俄罗斯撮合原子核磋商所之间，这正在史书上被称为“超镄元素打仗”。

到20世纪80年代，德国原子核磋商机构亥姆霍兹重离子磋商中央（当时被称作重离子磋商学会）也插手了这场逐鹿。这三支团队竞相造作新元素，使元素周期表范围的原子序数越来越高杏彩体育官网，而且他们轮番具有新元素的定名权。1996年，磋商职员察觉了[图六]元素（Cn），是第112号元素，以尼古拉斯·哥白尼的名字定名。缠绕着超重元素的讨论仍正在一直。1999年，劳伦斯伯克利国度试验室的磋商职员揭晓察觉了第116号元素，但正在察觉他们个中的一位科学家伪造证据后杏彩体育官网，他们撤回了这一声明。自后正在2000年，俄罗斯撮合原子核磋商所胜利造作了这种元素。现正在第116号元素名为[图七]（Lv），以美国劳伦斯利弗莫尔国度试验室的名字定名。2004年，日本理化学磋商所合成出了第113号元素，名为[图八]（Nh），以日语中的“日本”定名。固然第118号元素是有史此后合成的最重的元素，但比来察觉的超重元素实践上是第117号元素[图九]（Ts），于2010年由俄罗斯撮合原子核磋商所揭晓；科学家将第117号元素定名为[图九]，是为了祝贺插足试验的几个机构所正在的田纳西州。

造作更重元素的竞赛继续到这日，这不但是由于磋商职员一贯胜利确定了元素周期表中的新元素，还由于表面学家预言，质子和中子的某种组合不妨会造成相对坚固的元素，登位于“坚固岛”的元素，如此的元素不会顷刻衰变。“少许表面预言这些元素的半衰期为一年、100天或1000天。”物理学家兼日本理化学磋商所核化学团队的掌握人羽场宏光说。该团队目前正正在寻找第119号元素。

半衰期指的是一种物质约莫一半的原子爆发衰变所需的时光。只要物质的半衰期够长，人类才利便实行主要的试验，或是用之于新工夫。然而，目前对超重元素的磋商要紧聚集正在它们的根基本质以及它们所揭示的核动力学上，而不是它们动作资料自身的用处。然而，这并不料味着它们最终不会变得有效。“咱们现正在所做的一起……还没有实践的利用，”盖茨说，“但你看你的手机，假如要追溯完全与之闭系工夫的来源，那么就要回到青铜器时期。那时，人们还不懂得那些工夫会发作此刻的配置，而现正在这些配置成了咱们完全人都离不开而且完整依赖的东西。那么超重元素有效吗？咱们这一代人也许无法见证超重元素的实践利用了，但正在一两代人之后，当咱们具有更好的工夫，而且能够更容易地造作超重元素的期间，它的用途也许就会显示。”

合成这些元素绝非易事。通过靶向资料发射一束重离子（这里指遗失电子、质地较大的原子核），磋商职员期望能降服两个带正电的原子核之间的静电排斥力，从而迫使它们统一正在沿途。正在劳伦斯伯克利国度试验室，离子束的开头是一个名为VENUS（意为“核科学通用电子挽回共振离子源”）的装备，它位于挽回加快器的顶部，火线的围栏上贴着辐射警卫的象征。正在VENUS中，微波和强磁场的联结能够将电子从选定的元素（正在盖茨的试验中平日是钙或氩）中剥离出来。接着，由此发作的离子沿着管道射入挽回加快器，然后正在加快器的环形轨道内做挽回运动，并一贯被加快。

操纵室的工夫职员欺骗静电力诱导离子束脱节挽回加快器，并进入“试验洞”中的装备。“试验洞”是一条从挽回加快器向表延迟的低矮走廊，就像辐条相同。“试验洞”里含有束流打靶，而“1号试验洞”中的靶是一个直径与沙拉盘差不多大的薄金属箔。“试验时靶会盘旋起来，以避免离子束长时光轰击某一个点。不然靶会正在高速离子的继续轰击下熔化。”盖茨说。

靶由什么资料造成取决于科学家思要的最终产品有多少个质子。比如，[图十]元素（Fl）有114个质子，以创立了撮合原子核磋商所的苏联物理学家格奥尔基·弗廖罗夫的名字定名，为了合成[图十]，科学家需求用钙（20个质子）撞击钚（94个质子）。为了合成第118号元素，科学家用钙轰击锎（98个质子）。离子束中的中子越多，最终产品中的中子就越多，从而造成更重的同位素。群多期间，离子束会直接穿过靶，原子核之间不爆发任何彼此感化。但因为每秒有6万亿个离子穿过靶，最终总会显露一次原子核与原子核的碰撞。当要求正巧合当令，这些碰撞会使原子核统一正在沿途，发作一个新的超重原子，它的寿命非凡短，且以每秒约600千米的速率挪动。

为了减慢这些超重原子的速率，磋商职员欺骗氦气和电场将粒子诱导至一个组织中。他们还能够泵入其他气体，以视察超重元素正在衰变之前会爆发什么化学反响。然则，亥姆霍兹重离子磋商中央超重元素化学磋商团队的掌握人克里斯托夫·E.杜尔曼说，这只要正在超重元素存活时光足够长的状况下才可行。思要让化学反响爆发并磋商它们，磋商职员需求超重元素的半衰期正在0.5秒以上。

为了定量阐发超重原子及其反响产品，科学家丈量了它们正在α衰变经过中开释的能量，原子正在α衰变经过中会开释出一个α粒子（由两个质子和两个中子构成的氦原子核）。正在劳伦斯伯克利国度试验室一个名为“陋室”的房间里，磋商职员发急地守候着数据点，这些数据点能够告诉他们衰变发作的α粒子落正在探测器的什么身分，而这些粒子的过程揭示了肇端原子的闭系音讯，囊括肇端原子的构成及其资历的任何反响。很难设思这种化学反响实践是怎样爆发的，劳伦斯伯克利国度试验室的波雷说，“这感到险些就像是其他地刚才会存正在的经过。”

磋商职员用化学本事磋商过的最重元素是[图十]（第114号元素），化学试验的告竣需求肯定数目的元素，也需求元素拥有肯定的寿命，而[图十]是咱们能够创造出的可满意上述要求的最重元素。杜尔曼示意，科学家每天差不多能够合成三个[图十]原子。“一个规范的试验需求约莫一个月的运转时光，”他说，“不是完全造出的原子都能抵达你的化学装备，也不是每个达到装备里的原子最终城市被探测到。”而几个原子就能揭示许多东西。正在[图十]被合成之前，少许表面预言它不妨像珍稀气体相同，非凡坚固且无化学反响性，而另少许表面则以为它不妨像金属，卓殊是汞。2022年一项公告正在《化学前沿》杂志上的磋商做了相闭[图十]元素的试验，结果显示[图十]会阐扬出更怪异的本质。磋商职员察觉，正在室温下，[图十]与金会造成深化学键，这完整区别于惰性气体。它还能正在液氮温度（零下196摄氏度）下与金联结。奇异的是，正在介于这两种温度之间的温度下，[图十]元素却不会爆发反响。

正在元素周期表中，[图十]与惰性气体为“统一族”，但磋商职员以为[图十]既不惰性，也不是气体。2020年一项公告正在《德国利用化学》上的磋商声明，[图十]正在室温下不妨是固体，并正在约52摄氏度时形成液体。新西兰梅西大学的表面化学家彼得·施韦特费格尔是这项磋商的通信作家，施韦特费格尔示意，如此的例子有许多。

元素拥有这些怪异本质的出处与电子相闭。电子缠绕原子核、正在肯定的能级上运动，电子能级也被称作壳层，每个壳层能够容纳特天命目的电子。最表层的电子掌握与其他原子造成化学键，由于有时没有足够的电子来填满最表层。能够说，每个壳层代表了电子与原子核间的特定间隔。即使壳层中电子轨道的实践途径（称作轨道）平日远非纯粹的圆形，而更像是哑铃、甜甜圈、泪珠状或其他构型。（依照量子力学，这些轮廓仅示意正在实践丈量中电子不妨显露的地方。换句话说，电子要紧以概率格式显露正在原子核周遭的某个地方）

跟着原子核变得越来越重，周遭电子会受到大宗正电荷的极大拉力，而被原子核吸引得越来越近，行动空间也就缩幼了。因为不确定性道理，即无法同时确凿地懂得粒子的身分和速率，电子行动空间的省略意味着它们的速率肯定会增进。很速，电子就能以亲近光速的速率运动了。正如爱因斯坦的广义相对论所示，迅速运动的物融会增进质地并显露卓殊。施韦特费格尔说，全部来说，超重原子核周遭处于最低能态（最内层）的电子轨道偏向于减少，使得更多电子越来越亲昵原子核。这些蜕化属于相对论效应规模。

相对论效应也会正在元素周期表的自然元素中存正在。比如，金之以是呈淡黄色，是由于相对论效应缩幼了其两个电子壳层间的间隙，使金元素吸取和反射光的波长略有偏移。然而，相对论效应平日不会正在群多半轻元素的化学举止中起很大感化。这即是为什么元素周期表中元素的陈列是基于每个元素原子核中质子的数目。这种陈列办法能够将化学本质好似的物质归为一族，这些化学本质要紧由表壳层中可造成化学键的电子的数目裁夺。

劳伦斯伯克利国度试验室的波雷示意：“元素周期表本应告诉你元素化学本质的蜕化秩序是什么。”但对付更重的元素，相对论效应滥觞起主导感化，元素周期流露出的秩序就不再实用了。正在2018年一项公告于《物理评论速报》的磋商中，施韦特费格尔和他的同事察觉，因为相对论效应，[图五]的电子云看起来像一个庞杂而恍惚的暗影，壳层之间没有鲜明的划分。

正在超重核区以表，化学家也正在讨论某些元素正在元素周期表中的身分。自2015年此后，国际纯粹与利用化学撮合会的一个劳动组不断正在裁决第三列元素该当是镧和锕（第57号和第89号元素）依旧镥和铹（第71号和第103号元素）的争议。这场争议缠绕着排布卓殊的电子：因为相对论效应，这些元素最表层绕行的电子所处的身分并不按照元素周期表的秩序。历程9年的正式审议，人们依然没有就怎样对这些元素实行分组告竣共鸣。如此的题目只会正在元素周期表的重元素一端变得特别阻挡轻视。盖茨说：“咱们正试图寻觅这种排布是从哪里滥觞出题目，以及元素周期表的秩序是从哪里滥觞不再实用的。”

除了鞭策对化学元素周期表界线的寻觅，电子的运动还能让咱们一窥极度要求下的核动力学。正在一个由质子和中子构成的原子核中，这些粒子之间的彼此感化平日会使原子核的体式爆发蜕化，区别于原子示企图中显示的规范球形。亥姆霍兹重离子磋商中央的物理学家迈克尔·布洛克说，迄今探测到的群多半超重元素的原子核都是卵形，像橄榄球相同。从表面上讲，尚未合成更重元素的原子核的体式不妨像飞碟，以至不妨像中央为空或有低密度黑点的泡状物。科学家能够通过丈量电子轨道的轻细蜕化来“望见”这些体式，而这些蜕化会受原子核中正电荷排布的影响。“如此咱们就能了然原子核的巨细与体式了。”

原子核的构造是裁夺人们能否合成寿命较长的超重元素的环节。肯定数目的质子和中子（统称为核子）联结造成的原子核非凡坚固，这些数字被称为幻数。与电子相同，核子也占领着壳层，而这些幻数代表了完整填满核子壳层时所需的数量。磋商职员不断期望找到超重核坚固岛，而该坚固岛内尚未察觉的超重元素或同位素很不妨将是双幻数核，即原子核中质子和中子的数量均为幻数。

是否存正在超重核坚固岛是一个悬而未决的题目，由于重核不妨会自行瓦解，而不是容纳满意特定哀求数目的核子。密歇根州立大学的纳扎雷维奇评论道：“裂变是重核不坚固的出处。”

与通过α衰变使原子核的核子数（相对）渐渐省略区别，核裂变是一次倏地且彻底的崩溃。纳扎雷维奇示意，就一个原子核正在裂变变得弗成避免之前能容纳多少粒子，区别模子给出了区别的预言。表面学家正试图确定这一极限，以得知原子核本相能有多大。

纳扎雷维奇指出，正在原子核所能接受的周围存正在一个意思的临界空间。要被指以为一个元素，原子核务必存活起码10～14秒，这是电子纠集并造成一个原子所需的时光。但从表面上讲，原子核的寿命能够短至10～21秒。纳扎雷维奇还说，正在这个极幼的时光间隔内，你不妨会察觉没有电子云、无法实行化学反响的原子核。“最重的元素已冲破元素周期表律。”纳扎雷维奇说。题目是，这是正在哪里被彻底粉碎的？另一种了然超重元素的本事是正在太空中寻找它们。正在天然界，比铁更重的元素能够通过一种名为速中子俘获的经过（也叫作r经过）造成，这种经过通常爆发正在两颗中子星碰撞等灾难性的变乱中。

亥姆霍兹重离子磋商中央的天体物理学家加布里埃尔·马丁内斯-皮内多说，假如超重元素也曾正在宇宙中天然显露过，那么它们也是通过速中子俘获经过发作的。正在这一经过中，一个“种子核”俘获左近的自正在中子，急忙增进质地以发作较重的同位素。这务必爆发正在一个有大宗中子自正在漫游的境况中，这即是为什么中子星统一是合意的位置。

2017年，通过探测彼此感化发作的引力波，科学家初次观测到了中子星统一。“这是第一次确认，速中子俘获经过真实会显露正在两颗中子星统一的经过中，”马丁内斯-皮内多说。磋商职员正在那次中子星统一中探测到了镧系元素的同位素（原子序数为57到71），但正如他们当时正在《天然》杂志上报道的那样，他们无法确定个中终于存正在什么元素。思要确定超重元素，磋商职员需求懂得这些元素所发射和吸取的拥有额表波长的光，并将它们从一次如此的变乱中发作的完全元素——中挑选出来，这使得探测超重元素极为棘手。

然而，正在2023年12月，天文学家正在《科学》杂志上陈述说，少许恒星中含有几种较轻的元素——钌、铑、钯和银，且它们的含量过高。这些元素的含量过高，很不妨由于它们是重元素或超重元素裂变的产品。这些察觉声明，含有多达260个质子和中子的原子核不妨是通过速中子俘获经过造成的。

马丁内斯-皮内多示意，中子星统一经过中发作的超重元素也会急忙衰变，但懂得这些超重元素也曾存正在过这一点，能够帮帮科学家信写宇宙中的物质的史书。韦布空间千里镜和即将正在智利启动的维拉·C.鲁宾天文台等，也许或许让科学家看到其他可发作超重元素的宇宙变乱。马丁内斯-皮内多增补道：“他日将会有新的引力波探测器，从而使咱们或许以更高的精度看到更远的间隔。”

正在密歇根的珍稀同位素束流装备上，一种新的高能束流希望通过正在同位素中注入比以往更多的中。