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眾所周知的元素周期表，雖然已經(jīng)接近150周歲的“高齡”，但它所含有的元素種類至今仍在繼續(xù)增長(zhǎng)。在2016年，就新增了Nh、Mc、Ts 和 Og四種元素，它們的原子數(shù)（即原子核中質(zhì)子的數(shù)量）分別為113、115、117和118，這一數(shù)值決定了它們的化學(xué)性質(zhì)以及在周期表中的位置。

在2002年到2006年期間，世界各地科學(xué)家通過(guò)重離子聚變反應(yīng)制造出了這四種新的元素。之后，科學(xué)家再用了十年的時(shí)間才最終確認(rèn)它們?cè)谠刂芷诒碇械奈恢谩?/p>

在元素周期表中，“超重元素”一詞通常是指原子數(shù)大于或等于104的化學(xué)元素。已知的所有超重核都具有放射性；它們都是在核實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)合成而獲得的。在1994年至2004年期間，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用鉛或鉍，科學(xué)家得到了原子數(shù)為110到113的較輕同位素。當(dāng)原子數(shù)達(dá)到113時(shí)，反應(yīng)生成截面會(huì)迅速下降，因此若想要繼續(xù)使用這種方法來(lái)獲得更重的元素將會(huì)極度困難。而使用與富含中子的Ca-48粒子束和錒系元素有關(guān)的熱核聚變反應(yīng)讓這一領(lǐng)域發(fā)生了革命性的改變，在1998到2008年期間，這一方法讓科學(xué)家測(cè)量到超過(guò)50種原子數(shù)在114到118的新元素的同位素。

2006年合成的Og-294標(biāo)志著目前核電荷與質(zhì)量的極限，而且它非常的不穩(wěn)定，會(huì)迅速的進(jìn)行衰變，半衰期僅為0.89毫秒，這一時(shí)間對(duì)于化學(xué)研究來(lái)說(shuō)實(shí)在太短。這意味著計(jì)算它的電子和核結(jié)構(gòu)是退而求其次的最佳選擇?，F(xiàn)在，科學(xué)家想要知道的問(wèn)題是：可以存在的最重的核和原子是什么？自然界中是否存在長(zhǎng)生命周期的超重核？超重核能否在恒星中產(chǎn)生？元素周期表的最后一個(gè)元素會(huì)是什么？那些超重原子的化學(xué)性質(zhì)又是什么？這些問(wèn)題的部分答案可以在核物理學(xué)教授Witold Nazarewicz最近發(fā)表于《自然-物理》的論文中找到。

據(jù)預(yù)測(cè)，當(dāng)原子的質(zhì)子數(shù)多達(dá)172個(gè)時(shí)，就能在核力的作用下，物理性地形成一個(gè)結(jié)合在一起的原子核。正是這種核力阻止了原子的解體，但它能維持的時(shí)常只有幾分之一秒。如上文中提到的，這些在實(shí)驗(yàn)室中制造的原子核非常不穩(wěn)定，它們會(huì)在形成后不久就發(fā)生自發(fā)性的衰變。對(duì)于比Og還重的物質(zhì)，這一過(guò)程可能極快，以至于它們沒(méi)有足夠的時(shí)間吸引并捕獲一個(gè)電子來(lái)形成原子。因此它們的整個(gè)生命周期都將以一種質(zhì)子與中子的聚集形態(tài)存在。但如果真是這樣的話，這將挑戰(zhàn)科學(xué)家現(xiàn)有對(duì)“原子”的定義和理解方式。那么，原子將不能再被描述成一個(gè)有電子環(huán)繞的中心核。

目前，我們并不知道這樣的原子核是否真的可以形成?？茖W(xué)家們正在緩慢但堅(jiān)定地接近這一答案。他們?cè)诓恢滥切┰貢?huì)是什么樣子、會(huì)有怎樣性質(zhì)的情況下，將它們逐個(gè)合成。119號(hào)元素的搜尋工作也正在全球幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。Nazarewicz說(shuō)：“核理論缺乏能夠可靠預(yù)測(cè)合成元素時(shí)所需的最佳條件的能力，所以在發(fā)現(xiàn)什么東西之前，你只能靠猜測(cè)、以及核聚變實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。而通過(guò)這種方法，可能需耗費(fèi)多年的努力。”如果119號(hào)元素一旦被確認(rèn)，它將開(kāi)啟元素周期表的第8行周期。Nazarewicz表示，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在進(jìn)行中，我們或許離這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

除此之外，還有一個(gè)令人興奮的問(wèn)題依然存在，那就是超重核是否能在太空中生成？人們認(rèn)為這些超重元素是可以在中子星合并中形成的，因?yàn)檫@種恒星碰撞的力量非常強(qiáng)大，以致于足以撼動(dòng)宇宙的結(jié)構(gòu)。在中子很豐富的恒星環(huán)境中，一個(gè)原子核能與更多的中子融合，形成更重的同位素。它們會(huì)具有相同的質(zhì)子數(shù)，因此仍是相同的元素，但質(zhì)量更大。而它們面臨的挑戰(zhàn)是——重核非常的不穩(wěn)定，以至于早在更多的中子被加入來(lái)形成這些超重核之前，重核就已經(jīng)分解了。這會(huì)阻礙重核在恒星中的產(chǎn)生。科學(xué)家希望通過(guò)更加先進(jìn)的模擬，從可被觀測(cè)到的合成元素模式中“看到”這些難以捉摸的原子核。

隨著實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?，科學(xué)家們將搜尋這些更重的元素，并將它們添加到元素周期表上。而與此同時(shí)，他們只能憑想象來(lái)設(shè)想這些奇異的元素將會(huì)有怎樣神奇的應(yīng)用。

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