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從事金剛石工具專(zhuān)用設(shè)備的研制與開(kāi)發(fā)24年?

元素周期表是否有盡頭?探尋神秘的“119號(hào)”元素


本文轉(zhuǎn)自【央視新聞客戶端】:

你知道神秘的“119號(hào)”元素嗎?1869年,俄國(guó)科學(xué)家門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律,按照這個(gè)周期律,當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的金、銀、銅、鐵、氧等63種元素可以排列成一張?jiān)刂芷诒?,表中每一個(gè)行稱(chēng)為一個(gè)周期,每一列稱(chēng)為一個(gè)族,同一族的元素有相同的性質(zhì)。隨著科學(xué)的發(fā)展,目前人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了118種元素。元素周期表上也有了七個(gè)完整的周期。全世界的科學(xué)家都希望能發(fā)現(xiàn)第119號(hào)元素,開(kāi)啟一個(gè)新的元素周期,中國(guó)科學(xué)家也在努力。

探尋神秘的“119號(hào)”元素


01:48

記者:這么多年搞科學(xué)研究,中國(guó)科學(xué)家目前的研究方向到底在這個(gè)表的什么位置呢?

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員 張志遠(yuǎn):元素周期表上的元素,最重的元素到了118號(hào)元素。118號(hào)元素合成以后,大家都想去合成第119號(hào)元素。這118個(gè)元素剛好把元素周期表的7個(gè)周期全部填滿,那我們未來(lái)可能合成的第119號(hào)元素,它就應(yīng)該排在元素周期表的第8周期。所以這也是我們做超重元素研究的一個(gè)核心的科學(xué)目標(biāo),去合成下一個(gè)新元素。

據(jù)介紹,在元素周期表中,原子序數(shù)大于103的元素被稱(chēng)為超重元素,113號(hào)到118號(hào)超重元素是在2016年前后,由日本、俄羅斯、美國(guó)等國(guó)家的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并命名的。哪個(gè)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室最先發(fā)現(xiàn)新元素,那么這個(gè)國(guó)家或?qū)嶒?yàn)室就有權(quán)對(duì)這個(gè)新元素進(jìn)行命名。目前全球科研實(shí)力較強(qiáng)的國(guó)家都在開(kāi)展新元素的探索和研究,不過(guò)由于技術(shù)上的限制,使得這個(gè)新元素的誕生仍然是個(gè)謎。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員 張志遠(yuǎn):要讓它原子核里面有119個(gè)質(zhì)子,要合成這樣的原子核非常困難。這個(gè)新元素的產(chǎn)生方法發(fā)生了變化,沿著原來(lái)從114到118號(hào)元素合成的這個(gè)技術(shù)路線到119號(hào)不再適用了。我們需要去尋找新的實(shí)驗(yàn)路線才能去做119號(hào)元素合成的這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

我國(guó)獲重要技術(shù)飛躍 助力探尋新元素

元素周期表排名靠后的絕大部分元素都具備一定的放射性,因此這些元素的穩(wěn)定性比較差,極個(gè)別元素甚至只能存在非常短的時(shí)間,所以這些元素在地球的自然環(huán)境中不可能存在,只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室人工合成出來(lái),科學(xué)家相信未知的第119號(hào)元素同樣如此。全世界的科學(xué)家都在努力希望能在實(shí)驗(yàn)室合成這個(gè)元素。最近,中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所在超重元素研究加速器裝置上取得了重要技術(shù)飛躍,為我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)新元素的合成打下了良好的基礎(chǔ)。


01:17

總臺(tái)央視記者 褚爾嘉:這臺(tái)大型的科研裝備就是中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的中國(guó)超重元素研究加速器裝置。它擁有一個(gè)非常長(zhǎng)的直線加速器,長(zhǎng)度達(dá)到50多米。自從2022年這套裝置整體建成出束以來(lái),目前已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了10000多個(gè)小時(shí)。

新元素“探尋利器”:超重元素研究加速器

據(jù)介紹,2019年中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所開(kāi)始將原有的質(zhì)子直線加速器改造升級(jí)為重離子加速器,讓它成為超重元素研究的專(zhuān)用加速器。經(jīng)過(guò)近3年的改造,如今這套裝置已經(jīng)成為國(guó)際上技術(shù)領(lǐng)先的新元素研究利器,并成功實(shí)現(xiàn)了14.8粒子微安流強(qiáng)、224兆電子伏能量的氬40束流穩(wěn)定運(yùn)行。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所所長(zhǎng) 孫志宇:比如說(shuō)我要合成115號(hào)元素,在1個(gè)粒子微安的束流條件下,我一天大概可以得到1個(gè)115號(hào)元素的粒子。但是如果我有10個(gè)粒子微安的束流,那么同樣我一天就可以得到10個(gè)粒子,那樣在相同的時(shí)間內(nèi),我就可以做更精細(xì)的研究或者可以得到一些產(chǎn)生概率更低的元素。

新一代新元素“探尋利器”正在建設(shè)中

為了早日實(shí)現(xiàn)合成新元素的科學(xué)目標(biāo),我國(guó)新一代技術(shù)指標(biāo)更強(qiáng)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——強(qiáng)流重離子加速器也正在建設(shè)中,預(yù)計(jì)2025年左右完工。到時(shí)我國(guó)將再添新元素“探尋利器”。


00:44

強(qiáng)流重離子加速器裝置已經(jīng)于2018年在廣東惠州開(kāi)工建設(shè),這一大科學(xué)裝置將為我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究提供國(guó)際上脈沖流強(qiáng)最高的重離子束流和精度最高的核質(zhì)量環(huán)形譜儀,為我國(guó)核物理和核天體物理基礎(chǔ)研究創(chuàng)造國(guó)際一流的實(shí)驗(yàn)條件。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員 張志遠(yuǎn):未來(lái)的話,在惠州這個(gè)強(qiáng)流重離子加速器上,它的束流強(qiáng)度比我們現(xiàn)在的超重元素加速器裝置還要高。如果我們?cè)谶@臺(tái)新裝置上去做新元素的合成實(shí)驗(yàn),那么可能更容易去縮短束流時(shí)間,更有利于我們?nèi)ビ^測(cè)到整個(gè)事件。

新元素有什么用處?

各國(guó)科研人員花費(fèi)大量時(shí)間精力去探索的新元素到底有什么用處?會(huì)對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生哪些影響呢?

歷史表明每個(gè)新元素都“非常有用”

專(zhuān)家介紹,基礎(chǔ)研究的一個(gè)特點(diǎn)就是在做它之前,誰(shuí)都不知道有什么用,但是一旦做成了,也許有很大的應(yīng)用價(jià)值。新元素研究就是這樣一個(gè)研究領(lǐng)域,誕生之前,誰(shuí)都難以判斷它未來(lái)一定會(huì)在哪個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生影響,但是從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,每個(gè)元素的發(fā)現(xiàn)都會(huì)對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活產(chǎn)生巨大影響。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員 張志遠(yuǎn):從我們核物理的研究來(lái)講,理論預(yù)言,在最重的這些元素里面,存在一批壽命相對(duì)比較長(zhǎng)的原子核。如果我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上能夠合成了這些壽命比較長(zhǎng)的原子核,那么它未來(lái)的用處也許可以作為核燃料,也許可以作為放射性醫(yī)學(xué)的一些原材料。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所所長(zhǎng) 孫志宇:我們的自然界都是由各種各樣的元素構(gòu)成的,我們自然界中到底存在多少種元素是一個(gè)自然而然產(chǎn)生的問(wèn)題。尋找發(fā)現(xiàn)新的元素,尋找它存在的極限,對(duì)于我們現(xiàn)有的科學(xué)理論是一個(gè)重要的檢驗(yàn)。同時(shí)在這個(gè)過(guò)程中,發(fā)展的各種技術(shù)和方法也有很廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于一些同位素的藥物,對(duì)于一些放射性乏(燃)料的后處理等等,都是一個(gè)非?;A(chǔ)的必要條件。

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