“超重元素”是什么?
术语超重元素是相当模糊的,没有一致的定义。但是,大多数科学家使用它来描述一个元素的原子核中有超过100个质子。
你怎么使一个超重元素?
(非常)的基本理论:两个较轻的原子核含有质子的数量你想要的元素,然后将它们添加在一起。例如,让moscovium(115个质子),科学家们结合钙(20个质子)镅(95个质子)。但是,正如你可能已经猜到的,实际上这并不是那么简单。
核聚变反应只发生在极端条件下,像在太阳的核心。核结合,我们必须克服之间的静电排斥在每个原子核带正电的质子。在实验室,这意味着加速的一个核能量很高——大约10%光速和解雇它在其他核(目标)。
大多数时候当弹丸撞击目标碰撞核立即分开,但偶尔(非常偶尔)原子核会粘在一起。这是一种罕见的事件,它变得稀少的元素变得更大。
这是因为力控股质子和中子在原子核是强大,但非常短程相互作用(称为核强力)与电磁力的竞争。质子和中子越多试图填满一个原子核,更有可能的是,电磁力的排斥作用会胜出,细胞核会撕裂。
科学家尝试不同的组合炮弹和目标,几个月来运行他们的融合实验,通常只发现几个原子的新元素,如果任何。
即使碰撞创建一个新元素,它往往会很不稳定,它立即分裂或多或少的随机的方式,这一过程称为核裂变。丰中子同位素可以阻止这一切发生。他们帮助稳定一个新形成的核通过允许它摆脱能源中子发射。
此外,添加一些额外的中子可以带来新元素接近稳定。出于这个原因,48与超重元素是一个最喜欢的弹猎人:20 28中子与质子中子丰富得很不寻常。
所以你需要什么装备超重元素?
你需要一个离子源,一个回旋加速器加速离子,一个目标,一个分离器和一个检测器。的劳伦斯伯克利国家实验室的回旋加速器在美国泵出10左右14高度带电离子(如Ca10 +每秒),加快他们的速度约为30000公里/秒。
束离子退出回旋,砸到一个快速旋转目标磁盘。旋转的磁盘是很重要的,没有它,高能粒子的流将很快在目标烧一个洞。
背后的目标,一个磁分离器筛子粒子与新元素的质量从其他数以百万计的弹丸束和目标之间的碰撞会产生。分离器的工作像一个质谱仪——只有粒子的磁场调谐等所需的质量收取比让它通过。一切让它过去分离器的过滤过程然后落在探测器。
在页面的顶部的视频,肯Gregorich和杰基·盖茨,劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们,给你一个导游的元素工厂。
但如果元素只在几分之一秒,他们发现一个科学家怎么确定?
元素可能不会逗留太久,但是当原子衰变,它以特有的模式。大多数超重元素发出α-particles(氦核)。每个α衰变删除两个质子和两个中子的原子核,留下一个较轻的原子核将经历另一个衰变等,创建一个元素的衰变链,是独一无二的。
然而,通常一个原子衰变为一个未知的一个已知元素的同位素,未知的衰变链。然后研究人员合成这些同位素,观察他们的衰变链和匹配他们的数据从他们的新融合实验。
当科学家们已经至少几个原子的一个新元素,他们提交了他们的发现国际纯粹与应用化学联合会(Iupac)。另一个实验室繁殖实验Iupac正式证实了之前。
我们可以使超重元素更稳定吗?
大多数超重元素是非常不稳定,不太可能,科学家会让一个棍子甚至超过几分钟。然而,自1960年代以来,科学家们预测,一些超重元素的同位素半衰期更长时间比其他好几个数量级。这是稳定岛。
科学家们认为原子核,就像一个原子的电子壳层,是由个体贝壳有不同的能量水平。特定的质子和中子数为一个特别稳定核;这些被称为神奇的数字。原子核都一个神奇的质子和中子的数量更是神奇。
没有很多了解确切的数字是什么魔法。不同的计算预测不同的数字。然而,证据指向184是一个神奇的中子数。研究flerovium(114号元素)同位素半衰期增加更多丰中子同位素,即使最重的同位素合成到目前为止,flerovium - 289,仍然是九中子害羞这个神奇的数字。
元素周期表可以多大?
预测各有不同,但有限制元素周期表可以得到多大。随着质子数,最里面的电子就更难抵御大规模的吸引,带正电的原子核。当进入细胞核内电子,原子根本不存在了。
物理学家理查德·费曼预言,在137号元素周期表就会结束。他他的计算基于带电粒子之间的电磁相互作用的强度。然而,费曼的预测认为原子核是完美的球形,不一定真实的东西。一些年前,科学家预测很重的元素可以扁球状核,这样lentil-shaped核可以容纳170个中子。
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