“神奇”的人造元素
從門捷列夫制作出世界上第一張?jiān)刂芷诒黹_始,越來(lái)越多的元素被寫進(jìn)了元素周期表里。但有些元素因?yàn)榘胨テ谔蹋谧匀唤绲呢S度非常小,或者根本不存在。因此,必須用人工方法制造,這些元素我們稱之為人造元素。早在1937年,意大利科學(xué)家卡洛·佩里埃和艾米羅·塞格雷就用氘轟擊鉬從而獲得了锝的同位素。自此,隨著時(shí)間發(fā)展和科技進(jìn)步,越來(lái)越多的人造元素被制造出來(lái),我們的元素周期表也豐富了起來(lái)。
人造元素與自然元素相比最大的特點(diǎn)就是不穩(wěn)定性與放射性。锎(讀:kai)是一種人造元素,合成極為困難。其中,锎-252作為锎的同位素,也是其中最有商業(yè)價(jià)值的。別看锎-252壽命不長(zhǎng),可本事卻特別大。每克锎-252每秒鐘放出的中子有2.31萬(wàn)億個(gè),這些中子的平均能量為230萬(wàn)電子伏特,因此,锎-252是十分理想的中子源。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,锎-252是癌癥的“克星”。在患癌部位注射約幾微克锎-252,它放出的中子就能有效地殺死癌細(xì)胞,同時(shí)對(duì)周圍健康細(xì)胞的危害也比其他放射療法要小得多。
現(xiàn)有的人造元素一般只能通過(guò)核反應(yīng)堆或加速器這兩種方法來(lái)合成。通俗來(lái)講,核反應(yīng)堆合成方法是讓鈾不斷地去吸收中子,產(chǎn)生一些比鈾更重的一些核素,再通過(guò)衰變產(chǎn)生新的元素。再往后更重一些的元素,就需要用加速器來(lái)合成了。我們將一個(gè)輕的原子,用加速器加速到大概1億電子伏特左右,作為“炮彈”去轟擊另外一個(gè)元素,讓它們兩個(gè)融合在一起,然后再通過(guò)衰變形成新的元素。合成的道路也并非一帆風(fēng)順,新元素合成需要投入巨大的財(cái)力, 而且合成成功率是非常小的,要付出極大的努力,如提出新的方法、設(shè)計(jì)新的裝置、制造新的探測(cè)器等等。一旦合成后還要被其他實(shí)驗(yàn)室重復(fù)并確證,最終才可能被相關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)認(rèn)定。
雖然人造元素合成很難,但研究人造元素對(duì)于探索原子質(zhì)量極限、確定元素周期表極限有重要意義。迄今為止,元素周期表上從自然界發(fā)現(xiàn)的元素只到第92號(hào)元素鈾,93號(hào)及以上的元素都是人工合成的。
在應(yīng)用方面,我們常用的煙霧報(bào)警器,里面用到的就是人造放射性元素。在未來(lái),人造元素可能會(huì)發(fā)揮更大作用。