互动科普

真假118号元素

在德国人合成110～112号元素的过程中，有一位关键人物，保加利亚的物理学家维克托·尼诺夫（Victor Ninov）。他开发了一套用于分析处理原始实验数据的软件，所有的数据都是由他分析处理的。但他在德国一直没有得到一个永久性的职位。1996年，美国劳伦斯伯克利国家实验室把尼诺夫挖到了美国。

当时，波兰的一位物理学家提出一个合成118号元素的方法，他认为用36号元素氪撞击82号元素铅，可以比较容易地得到118号元素。为了在与俄罗斯的竞争中占得先机，劳伦斯伯克利国家实验室决定试试这个新方法，实验数据依然由尼诺夫负责处理。尼诺夫很快就宣布发现了118号元素并在1999年8月发表了论文，这被认为是当年最重要的科学突破之一。

但后来世界上几个实验室，包括劳伦斯伯克利国家实验室，都没能重复出这个实验。经过一年多的深入调查，发现有人捏造了α粒子的实验数据，而尼诺夫是惟一有权接触原始数据的人。于是，劳伦斯伯克利国家实验室撤回论文，并将尼诺夫开除。人们又回头去验证德国合成111和112号元素的数据，发现其中的部分数据也与原始数据不符，但幸好余下的真实数据已足以证明当时的合成是成功的。不过既然如此，尼诺夫为什么要部分伪造数据？这非常令人费解。而他本人则一直否认在处理数据时造假。

2006年10月16日，俄罗斯杜布纳联合原子核研究所与美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家宣布，他们用20号元素钙轰击98号元素锎，得到了118号元素。为了不再出现类似尼诺夫事件的事情，这次实验团队尽量避免由一个人负责全部数据的处理。

如何确认合成的新元素?

一个实验室合成出来的新元素，只有经过另一个实验室的重复和验证，才有可能得到确认。

超重元素的合成，通常都是通过超重核衰变发射出来的α射线来验证的。就像我们每个人的指纹都不同，不同元素的衰变过程不同，发出的α射线的特征也不同。首先，因为所合成的不同原子核的寿命不一样，也就是它们的半衰期不同，所以它们放出α粒子的时间特征也就不同；其次，不同的原子核衰变时释放出的α粒子的能量也不同。根据这些特征就可以验证是否发现了新元素。

近十几年，俄罗斯杜布纳联合核研究所的团队先后用热熔合法合成出了114、116、118、115、117号等元素，但由于实验验证非常困难，有能力验证的实验室寥寥无几，直到2012年，才确认了1999和2000年合成的114和116号元素。

这次对115号元素的验证，是瑞典隆德大学物理学家领导的一个国际研究小组在德国重离子研究所完成的。他们用钙离子轰击镅（95号）原子核，生成了115号元素。这次，科学家除了检测通常的α衰变信息之外，还首次测量了115号元素衰变时放出的光子的能量，发现与预料中反应产物会发射出的X射线相符，这进一步提高了验证的可靠性。

虽然这次对115号元素的验证是一项很重要的工作，但孟杰教授认为：“相比于115号元素的验证，实际上114和116号元素的验证更重要，因为那是首次被证实的、用热熔合法合成的超重元素。”

目前115号元素还没有被正式命名。国际纯粹与应用化学联合会与国际纯粹与应用物理联合会成立的一个联合工作组将会对新的结果进行审核，然后决定是否还需要更多的实验来确认115号元素的发现。

近年来实验室合成的这些超重元素，离理论预言的稳定岛还有不小的距离。几大实验室的核物理学家们依然在全力以赴、各显其能，力争合成出更重的元素，首先“登陆”稳定岛，并希望有朝一日能找到原子核稳定存在的上限。

（本文发表于《科学世界》2013年第10期）