兩支國際團隊正在競相製造宇宙中最重的元素。超重元素是指元素週期表底部原子序數（質子數）大於104的元素。先前最重的元素，暫稱為“119號元素”（ununoctium），於2002年“發現”，而這兩支團隊現在正試圖製造第119號和第120號元素。
奧斯陸大學核子化學教授喬恩‧彼得‧奧姆特維特正與來自西歐、日本和美國的科學家合作，在德國亥姆霍茲重離子研究中心（GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung）進行實驗。另一支團隊由俄羅斯和美國的科學家組成，他們在俄羅斯杜布納的聯合核子研究所工作。 “競爭異常激烈，”奧姆特維特說，“超重元素極不穩定，而且非常難以合成。這就像在外太空尋找未知的物質。”
僅僅製造出一個新元素的原子並不足以證明發現了新元素。實驗結果需要重複驗證。 「只有當其他實驗室成功復現實驗結果後，才能獲得認可。最壞的情況下，可能需要幾十年才能驗證實驗結果，」奧姆特維特說。超重元素越重，製造所需的時間越長，其半衰期也越短。 106號元素最初被發現時，一個原子可以在一小時內製造出來，而這個原子會在20秒內衰變成較輕的元素。 118號元素的原子可以在一個月內製造出來，其半衰期（即原子衰變一半所需的時間）僅為1.8毫秒。
兩週前，位於田納西州橡樹嶺的橡樹嶺國家實驗室的核物理學家合成了20毫克高放射性元素鉳。每個參與合成119號元素的團隊都分到了10毫克鉳。他們將用鈦原子束轟擊一塊摻雜了鉳原子的金屬板。各團隊的工作時間非常緊迫。鉳的半衰期只有320天，320天后，他們一半的樣本就會衰變成其他元素。 「製造高強度鈦原子束極其困難。為了實現這一點，我們掌握了一些不會對外透露的秘密，」奧姆特維特說。
製造超重原子的基本原理很簡單：將一種元素的原子與另一種元素的原子碰撞，它們的質子就會疊加，從而形成一種新元素。鈦的22個質子會與鉳的97個質子結合，形成一個擁有119個質子的原子，也就是119號元素的原子。然而，大多數情況下，原子碰撞後會破碎或部分損毀。但在極少數情況下，“不到一個月一次”，質子會碰撞形成一個完整的原子。探測這種罕見的現象極具挑戰性。 「你必須在一塊金屬板上探測到這一個原子，而這塊金屬板上每秒鐘都會發生超過10萬次的無關事件，」奧姆特維特說。探測新原子的唯一方法是觀察它衰變時釋放的放射性輻射。在它消失之前，不會有任何新元素存在的證據。
奧姆特維特說：“我們正在實驗技術所能達到的最前沿進行研究。為了研究最重的元素，我們必須將現有技術發揮到極致，甚至更進一步。”
科學日報
