元素周期表之战：4种全新化学元素或被重新评估！物理学家如何“ 元素周期表

元素周期表，这个熟悉的名字陪伴了我们走过学生时代，一提起它，脑海中不自觉地就会浮现出“氢氦锂铍硼…”。

不过，表格中元素的增加不仅蕴藏着科学家的努力和智慧，还经过了鲜为人知的争斗和角力。

2015 年 12 月 30 日，国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）举办了一场研讨会，物理学家和化学家聚集在一起评估核研究的成果和极限，并且正式宣布在元素周期表中添加了四项新元素，和它们的名字：Nh（113 号），Mc（115 号），Ts（117 号），Og（118 号）。这代表着元素周期表的第七行正式完成，距它被门捷列夫创造出来已有约 150 年。

然而很多研究人员认为这项决定过于草率且不成熟，因为没有找到足够的证据证明它们的存在。115 和 117 号元素引发的争议最大，一些科学家认为新要素的评估过程存在缺陷，对于新发现的审查力度不足。

核物理学家 Claes Fahlander 表示，“我们是科学家，所以我们不轻易相信。我们希望看到证据。”

图丨元素周期表创制人——门捷列夫

“在会议结束时，一位科学家要求举手表决是否推迟新元素的宣布，”核化学家 Walter Loveland 说道，“大多人都同意推迟官宣。”然而这引起了一些俄罗斯科学家的不满，正是他们领导了其中三个元素的发现。“他们跺了跺脚，然后就转身离去了。我从来没在科学会议上见过这种情形。”

随着 2019 年，国际“元素周期表”年的到来，增加四项元素带来的争议掀起了新元素认证过程的改革。这代表着一些最新发现可能会被重新评估。

追根溯源，部分争议源于一些化学家和物理学家之间的分歧：谁才是元素周期表的“合法监护人”？

一直以来，化学家都在担任这个角色，因为他们在数百年的化学工作中，通过化学技术不断地发现了天然存在的元素。

然而在过去的几十年里，核物理学家也加入了“寻找新元素”的队伍之中——人造新元素。

使用某种元素的原子核作为“炮弹”来轰击另一种元素的原子核，两种原子核熔合在一起后，质子数发生改变，新元素就诞生了。

图丨如何创造一个元素（图片来源：《自然》）

不过新元素的诞生十分困难，可能需要几年的时间才能完成，而且形成的原子非常不稳定，经常会在一眨眼的时间衰变分裂。当研究团队着急创造下一个元素时，想找到足够的元素存在证据就变得异常困难。

“当权者之争”

新元素的决定权在于两个姊妹组织：国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC，下文简称化学联盟）和国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP，下文简称物理联盟）。

自 1999 年以来，他们一直依赖于“联合工作组（JWP）”的专家小组的判断。该专家小组由卡内基梅隆大学的核化学家兼名誉教授 Paul Karol 担任主席，还包括四名物理学家，负责定期组织起来评估新的元素发现。

图丨化学联盟（上）和物理联盟（下）

当时是 JWP 小组批准了四种元素的发现，其中 113 号元素的发现归功于日本理化学研究所，115、117 和 118 号的发现归功于杜布纳联合原子核研究所的美俄联合科学团队。

JWP 的决定于 2015 年 12 月 30 号公布。他们先向化学联盟传达了调查和评估结果，联合会人员马上就发布了一份新闻稿，宣布四项新元素（尚未获得正式名称）的诞生。然而据物理联盟主席 Bruce McKellar 描述，“此时的物理联盟尚未收到 JWP 的评估结果。”而且 JWP 的结论也尚未经过联合会的最终批准，这项批准流程需要一个月的时间。

这一疏忽激化了两个联合会之间原有的矛盾。

前任物理联盟主席 Cecilia Jarlskog 声称，化学联盟多年来一直不公正地控制了评估过程。“试图通过自行宣布这一发现来窃取人们的注意力，”她在会议上指责化学联盟。

JWP 主席 Karol 也曾表示，在准备评估报告时，他几乎只与化学联盟保持联系。

一波未平一波又起，JWP 对 115 和 117 号元素的评估报告引发了质疑和批评，比如 JWP 表示 115 和 117 号元素的放射性衰变链可以匹配，这可以作为证据支持两元素的发现，然而一些科学家认为这种方式对于奇数元素来说是非常棘手的，而且报告中存在很多错误细节。

“从科学角度审视 JWP 的评估结果，科研人员很难信服，”核物理学家 David Hinde 表示。

这次风波不仅撼动了 JWP 的权威性，而且进一步加剧了化学联盟和物理联盟的紧张关系。

审视问题

尽管四项新元素的宣布饱受争议，但化学联盟和物理联盟达成了共识：JWP 的总体结论是正确的。他们的评估结果也得到了工会的批准。

前任物理联盟主席 Jarlkog 表示，她希望整个行业密切关注整个评估过程。两个联盟已经商定了未来新元素的评估程序。新的修订规则表示，化学联盟和物理联盟的主席将分别在宣布结论之前，有机会审查 JWP 的调查和评估结果。他们将与期刊《纯粹与应用化学》一起开展独立的同行评审流程。

物理联盟主席 McKellar 对此表示，“新的规则和程序在两个联盟里构建了对彼此的信任。”

规则也好，评估过程也罢，所有人都希望未来新元素的诞生能有它应有的纯粹，就像一粒原子一样简单。

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