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极端元素继续扩充元素周期表的界限极端元素继续扩大元素周期表的边界。

2009年6月，橡树岭国家实验室试图通过商业航班向俄罗斯运输一种罕见的放射性物质。海关官员拒绝接受这个包裹，它用铅屏蔽，并印有醒目的警告和不祥的电离辐射三叶形符号。包裹被送回了实验室。科学家增加了额外的包装，包裹第二次寄出，但再次被拒。第三次尝试后，货物通关。

在莫斯科北部杜布纳的一个实验室里，科学家用钙离子轰击这种叫做锫的物质，试图创造一种更稀有的元素。经过150天的轰击，研究人员发现了地球上从未见过的6种元素原子。2015年，这一发现被其他实验证实。第117号元素“田”在元素周期表上获得了一个位置。

科学家们希望将周期表进一步扩展到tennessine和其他三种最近发现的元素(113，115和118)之外，这些元素完成了周期表的第七行。

寻找下一个新元素需要使用超强离子束和带电原子新技术，更不用说跨国界运输带来的放射性物质压力。但是突破元素周期表的限制对科学家来说太有诱惑力了。

达姆施塔特GSI亥姆霍兹重离子研究中心的核化学家克里斯托弗·杜尔曼(Christoph Düllmann)表示，自俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫(dmitri mendeleev)发现元素周期表以来，已经过去了150年，但“我们仍然无法回答这个问题:哪种元素是最重要的元素？”

在周期表的极端边缘，元素在形成的那一刻就衰变了，几乎没有时间去研究它们的性质。事实上，科学家对新发现元素的最新成员仍然知之甚少。因此，尽管一些科学家正在寻找前所未有的元素，但其他人希望了解更多关于这个周期表中新成员和超重元素可能表现出的奇怪行为。

对于这样一个超级大的原子，化学会变得很奇怪:原子核，每个原子中心的心脏，正在与数百个质子和中子一起膨胀。大量的电子围绕着它们旋转，其中一些电子以接近光速的速度运动。这种极端情况可能影响很大，可能会混淆周期表的排列顺序，周期表中每一列的元素化学性质相似，行为方式也相似。

一种元素由它所包含的质子数来定义。创造一个质子比以往任何时候都多的原子，你就已经有了一个全新的元素。每种元素有许多类型，称为同位素，以原子核中的中子数为特征。改变原子核中中子的数量会改变微妙的力的平衡，使原子核稳定或导致其快速衰变。元素的不同同位素可能有完全不同的半衰期，即样品中一半的原子衰变为更小的元素所需的时间。

门捷列夫的元素周期表于1869年3月6日提交给俄罗斯化学学会，只包含63种元素。起初，科学家从自然物质中分离元素。

但为了制造最重的元素，研究人员采用了一种新的强大方法:重原子束撞击目标。如果我们幸运的话，光束和目标中的原子将合并形成一个新的原子，它的核心更大更重。也许一个原子比任何已知的原子拥有更多的质子。

研究人员正在用这种方法寻找119号和120号元素。

科学家希望创造前所未有的原子来扩展元素周期表。

只有在世界上一些高度专业化的设施中，如俄罗斯和日本的实验室，核心才能结合成新元素。研究人员仔细选择光束和靶的成分，希望生成所需元素的设计原子。四种最新元素就是这样产生的:nihonium(113号元素，中文名“高”，拼音nǐ)，moscovium(115，中文名“谭”，拼音mò)，tennessine(117，中文名“石天”，拼音tián)。

为了创造tennessine，科学家们将钙束与铥制成的靶结合起来。当你考虑每个原子核中的质子数时，这种组合是有意义的。钙中有20个质子，铥中有97个质子，总共117个质子，这是在tennessine的原子核中发现的。把钙和下一个元素cal结合，就得到118号元素oganesson。

创造更大的原子核需要越来越多的奇异材料。在以前的努力中使用的Cal和bekelium非常罕见。目标材料必须在橡树岭国家实验室制造，研究人员必须将材料在核反应堆中炖几个月，并仔细处理。所有这些工作可能只产生几毫克的材料。

为了发现具有钙-48束的119号元素，研究人员将需要制作一个由钋(99号元素)制成的靶，钋甚至比cal和bekelium更稀有。橡树岭物理学家詹姆斯·罗伯托说，“我们制造不出足够的钋”。科学家需要一种新方法。他们转向了依赖不同粒子束的相对未经测试的技术。

然而，任何新方法总是必须产生足够的新元素。日本人用了差不多9年的实验证明了“霰”的存在。

为了避免如此漫长的等待，科学家们正在仔细选择他们的策略，并加快改进机器以加快搜索速度。

东京附近的RIKEN Nishina加速器科学中心的一个小组使用钒(第23号元素)代替钙，并将它们敲入锔(第96号元素)中，以找到第119号元素。RIKEN核化学家巴哈说，改进的加速器可能在一年内准备就绪。

与此同时，位于俄罗斯杜布纳的联合核研究所(JINR)的一个新实验室开发出了一种加速器，可以将离子束驱动到其目标速度的10倍。在即将到来的实验中，科学家们计划将钛(第22号元素)撞击到钋和钋靶上，试图产生第119号和第120号元素。

JINR的核物理学家尤里·奥甘尼斯安说，一旦JINR的新实验开始运行，几年内可能会发现119种元素。

已知的超重元素寿命很短，无法创造出可以握在手心的大块。因此，科学家们仅限于研究单个原子，通过分析其各自的特性来了解每一种新元素，包括是否容易与其他物质发生反应。

一个重要的问题是元素周期表的周期性是否适用于超重元素。在表中，元素是按照它们的质子数排序的，这种排列使得每一列中的元素具有相似的性质。比如第一列的锂、钠等物质与水发生剧烈反应。最后一栏中的元素称为惰性气体。但对于周期表中最新和最重的元素来说，这个长期存在的化学定律可能会被打破:一些超重元素的行为可能与它们在表中上方的邻居不同。

一种特殊类型的物理学占据了由100多个质子组成的原子核的中心位置。电子在这些巨大的核心周围快速移动，有时超过光速80%。根据爱因斯坦的狭义相对论，当粒子快速运动时，它们似乎会增加质量。这个性质改变了电子拥抱原子核的程度，所以原子很容易共享电子，产生化学反应。密歇根州立大学的核物理学家Witold Nazarewicz说:“在这些原子中，相对论规则和标准的共同性质已经被打破，我们必须为这些原子编写新的教科书。”

元素周期表中一些熟悉的元素受到了狭义相对论的影响。这个理论解释了为什么黄金是黄色的，为什么水银在室温下是液态的。赫尔辛基大学的理论化学家PekkaPyykkö说:“没有相对论，汽车就不会启动。”

随着元素周期表科学家的进步，相对论的影响可能会激增。

在2018年的《物理评论快报》上，Nazarewicz和他的同事们报告说，元素周期表中最重的元素oganesson处于一种隐蔽的稀有气体中，以避免与其他元素发生反应。但是理论计算表明oganesson打破了这种趋势，也可能是反过来。

oganesson的化学反应是一个热门话题，但科学家们一直无法通过实验直接探索它的性质，因为Oganesson太稀有，稍纵即逝。理论化学家瓦莱里娅·佩尔希娜(Valeria Pershina)说:“现在所有的理论家都试图围绕这一元素做出惊人的预测。”

化学家们正在努力寻找超重元素行为的计算方法。但这些化学实验与传统方式完全不同:没有白大褂的科学家挥舞着烧瓶和本生灯。因为这些东西是原子，不能做大多数人认为的化学反应。

对于超重元素来说，不仅仅是化学反应变得奇怪。当充满质子时，原子核可以弯曲成各种形状。Oganesson的原子核可能有“气泡”，中心的质子比边缘的少，更极端的原子核可能是甜甜圈形状。

甚至这些元素最基本的属性都需要测量，比如它们的质量。

他们利用劳伦斯·伯克利加速器直接测量霰和铽的同位素质量。每个元素的离子被引导到检测器上的电磁场。一种叫做FIONA的设备帮助研究人员测量质量，每个离子撞击的位置表明它有多大。

研究人员检测到钚的同位素质量为284，这意味着其原子核共有284个质子和中子。铽的质量数为288，测得的质量与预测一致。

为了全面把握自然，科学家们想知道元素周期表的终点。

最后会有一个最重要的元素。当我们找到所有同位素至少为百万分之一秒的元素时，这个表就完成了。

在2011年的一篇论文中，人们认为元素可能不会根据它们包含的质子数按顺序排列。例如，元素139可以位于元素164的右侧，如果这样的重元素确实存在的话。这是因为狭义相对论改变了电子插入壳层的正常顺序，这种排列定义了电子如何围绕原子旋转。

但如果科学家们达到了创造更重元素的能力极限，元素列表中添加的元素可能会耗尽。当一种元素的存在以微秒计算时，即使原子到达探测器，也可能需要很长时间才能探测到该元素，元素在有机会被发现之前就会消失。

事实上，不清楚如何找到119和120以上的元素。

然而，我们不应该低估下一代。他们可能有聪明的想法，他们会有新的技术。下一个元素总是最难的，但可能不是最后一个。