元素周期表何时上新119号？中外科学家在合成赛道上比肩冲刺

元素周期表何时上新119号？中外科学家在合成赛道上比肩冲刺

中新网北京8月6日电(记者孙自法)众所周知，元素周期表现已填满七个周期，其中，从1号氢元素到92号铀元素，是自然界存在的元素，比铀元素更重的元素从93号镎元素开始，都是通过人工方法合成的。其中，原子序数大于103号为超重元素。

目前，人类发现和合成的元素已达到118种。不过，自2010年俄罗斯和美国科研团队成功合作合成117号元素之后，新元素合成再未取得新的突破性进展。元素周期表何时上新119号、开启第八个周期？这一科学问题在全世界备受关注与期待。

记者在中国科学院近代物理研究所(简称近代物理所)采访获悉，基于该所已稳定运行的大科学装置兰州重离子加速器和超重元素研究加速器装置，以及已合成38种新核素的多年科研突破与技术积累，中国科学家现已具备与国际同行在新元素合成方面进行竞争的能力，目前正在新元素合成赛道上比肩冲刺，希望不久的将来能圆梦新元素合成，实现元素周期表上中国命名元素零的突破。

为什么要合成119号元素

科学家们为什么要探索、合成新元素？近代物理所所长孙志宇研究员表示，自然界由各种各样元素构成，寻找发现新的元素及其存在的极限，对于现有科学理论是一个重要的检验。基于这个科学探索研究过程发展的各种技术和方法，也有很广阔的应用前景，包括同位素药物研发、一些放射性乏(燃)料后处理等，都是一个非常重要的基础。

近代物理所 党委 书记、副所长胡正国研究员介绍兰州重离子加速器集群建设情况。中新网记者孙自法摄

近代物理所党委书记、副所长胡正国研究员指出，发现和合成新元素，特别是新元素合成面临科学和技术的巨大挑战，开展这项研究工作，体现出科技强国科技发展的水平和能力。

在近代物理所超重核与核结构室副主任张志远研究员看来，根据核物理研究理论预言，在超重元素里面，存在一批寿命相对比较长的原子核。如果在实验上能够合成这些寿命比较长的原子核，那么它未来用处很多，包括作为核燃料、放射性医学原材料等。所以这也是做超重元素研究的一个核心的科学目标，去合成下一个新元素。

目前，全球科研实力较强的国家包括中国在内，都在开展新元素合成的探索和研究，但由于技术上的限制，使得119号这个新元素的诞生存在巨大挑战，各国都有机会寻找到它，“花落谁家”尚不可预计。

中国合成新元素有何基础

中国已经站到119号等新元素合成的赛道上，在这方面有何基础与经验积累？

近代物理所所长孙志宇研究员介绍该所新核素合成研究进展。中新网记者孙自法摄

孙志宇表示，由于条件限制，中国核素合成研究开展较晚，但在20世纪末实现突破后，短短30年左右时间里已取得极大进展，在新核素合成研究领域研发出一系列技术与方法，到现在近代物理所已合成38种新核素。

中国在新核素合成方面取得成功和突破，既为人类认识核素做出贡献，也为新元素合成积累经验和奠定基础。

与此同时，近代物理所长期开展新元素合成相关跟踪研究，并为新元素合成进行了大量的实验及理论准备，其中，2022年兰州重离子加速器中超重元素研究专用加速器改造完成，2023年11月成功验证性合成了115号元素，在理论及实验研究上为新元素合成奠定了一定基础。

新元素合成处于什么状态

谈到新元素、新核素合成的难度，近代物理研究所的科学家们打比方称，如果说自然界元素发现是攀登珠穆朗玛峰的话，新核素合成相当于在近地轨道建设空间站；此前合成新元素相当于登陆月球，119号及未来新元素合成则相当于登上火星乃至更遥远的深空探测。

近代物理所超重核与核结构室副主任张志远科普介绍新核素及新元素合成情况。中新网记者孙自法摄

张志远指出，目前，新元素的产生方法已发生变化，沿着原来从114到118号元素合成的这个技术路线到119号已经不再适用，需要去寻找新的技术路线才能去做119号元素合成的这个实验。新方法、新技术路线需要实验条件进一步提升，而提高实验装置束流强度可能是目前最有效的解决途径。

工欲善其事，必先利其器。胡正国表示，围绕重离子科学与技术领域内新元素合成等重大科学问题和国家重大需求，近代物理所组建的重离子科学与技术重点实验室已于2023年1月获批启动建设，原子核性质研究及新元素合成是该实验室重要方向之一，重大任务包括119号等新元素合成。

同时，兰州重离子加速器升级建造超重元素研究专用装置，包括超重元素研究专用加速器、超重元素研究专用谱仪，旨在为新元素合成工作创造最好实验条件。其中，超重元素研究专用加速器自2022年整体建成出束以来，目前已稳定运行1万多个小时，已成为国际上技术领先的新元素研究利器之一。

为早日实现合成新元素的科学目标，中国新一代技术指标更强的国家重大科技基础设施——强流重离子加速器也正在广东惠州紧锣密鼓建设之中。该大科学装置由近代物理所承担建设和运行管理，预计2025年左右完工，建成后将提升束流强度，为新元素合成提供最佳束流条件。

与中国积极推进新元素合成研究同步，当前多个国家正建设相关大科学工程和工厂等，全世界的科学家都在为合成119号元素而努力，希望首先实现突破。

至于119号新元素合成研究目前处于什么状态？是否已经到了“临门一脚”？孙志宇以科学家特有的严谨回应称，超重核研究处于突破的前夜，各国机遇平等，中外科研机构和科学家们正在新元素合成的赛道上齐头并进，希望不久的将来，能够实现合成119号元素的梦想。(完)

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