我们学校课本的元素周期表上共有109种化学元素,其实并不只这些,目前已发现了118种。但这肯定不是全部。你可能要问,自然界究竟有多少种元素呢?
答案是:不知道!
20世纪初期,人们找遍了天上地下,总共发现了88种元素。而根据改进后的门捷列夫元素周期表,自然界中至少存在92种元素。正当人们苦苦搜寻却一无所获时,物理学家却在实验室中利用α粒子和质子轰击各种原子核,接二连三地制造出了许多人工新元素,包括人们正在寻找的43号元素锝、87号元素钫、85号元素砹和61号元素钷。
不过,新问题也来了。1940年,美国科学家麦克米伦等人在用中子轰击铀时,核裂变放出的中子把铀原子转变成了原子序数更大的元素,即93号元素镎。同年,另一位美国科学家西博格用回旋加速器加速的氚原子轰击铀,得到了94号元素钚。他们因此而获得1951年诺贝尔物理学奖。
看来元素并不止92种。现在人们考虑的是究竟还有多少种尚未发现的新元素?元素周期表到底有没有尽头?
此后数年间,科学家利用人工方法,先后制得95号元素镅、96号元素锔、97号元素锫和98号元素锎。1952年,科学家们在第一颗氢弹爆炸后的碎片里检测到99号元素锿和100号元素镄。不久,科学家又用中子轰击锿制成101号元素钔。接着,又制成了102号元素锘。
1969—2006年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和俄罗斯杜布纳联合原子核研究所的科学家们通过大型粒子加速器,用较重的离子去轰击各种元素的同位素,进一步合成了第104~118号新元素。
在制造新元素的过程中,每一步都比前一步更艰难。因为这些人造放射性元素存在的时间都很短,很快就会衰变成另一种元素。例如118号元素存在的时间只有0.9ms,然后迅速衰变为116号元素,1ms后又变成114号元素,接着又变成112号元素,最后分裂成两半。
这些人工合成的新元素大多没有正式的名字,也没有列入常见的元素周期表中。科学家费那么大的劲去制造它们,究竟有什么用处呢?
的确,产生这些新元素需要特殊的条件,包括极高温度和极大能量。甚至可以比较肯定地说,这些新元素以往从未在地球上出现过。科学家通过人工合成的过程,是希望更深入地了解化学元素究竟是怎么起源的。我们现在知道,宇宙“大爆炸”时所形成的元素只有氢和氦,其他元素都是后来在巨大恒星的热核中心产生的。当这颗恒星衰老后变为超新星时,这些元素被抛入太空,成为宇宙尘埃散布到各处,最后作为太阳原始星云物质而来到地球。
你没想到吧?地球上的所有元素,几乎都来自数十亿年,甚至更久以前某颗不知名的已死亡的恒星。