中新網(wǎng)北京8月6日電 (記者 孫自法)眾所周知，元素周期表現(xiàn)已填滿七個周期，其中，從1號氫元素到92號鈾元素，是自然界存在的元素，比鈾元素更重的元素從93號镎元素開始，都是通過人工方法合成的。其中，原子序數(shù)大于103號為超重元素。
目前，人類發(fā)現(xiàn)和合成的元素已達到118種。不過，自2010年俄羅斯和美國科研團隊成功合作合成117號元素？之后，新元素合成再未取得新的突破性進展。元素周期表何時上新119號、開啟第八個周期？這一科學問題在全世界備受關注與期待。
記者在中國科學院近代物理研究所(簡稱近代物理所)采訪獲悉，基于該所已穩(wěn)定運行的大科學裝置蘭州重離子加速器和超重元素研究加速器裝置，以及已合成38種新核素的多年科研突破與技術積累，中國科學家現(xiàn)已具備與國際同行在新元素合成方面進行競爭的能力，目前正在新元素合成賽道上比肩沖刺，希望不久的將來能圓夢新元素合成，實現(xiàn)元素周期表上中國命名元素零的突破。
為什么要合成119號元素
科學家們?yōu)槭裁匆剿�、合成新元素？近代物理所所長孫志宇研究員表示，自然界由各種各樣元素構成，尋找發(fā)現(xiàn)新的元素及其存在的極限，對于現(xiàn)有科學理論是一個重要的檢驗。基于這個科學探索研究過程發(fā)展的各種技術和方法，也有很廣闊的應用前景，包括同位素藥物研發(fā)、一些放射性乏(燃)料后處理等，都是一個非常重要的基礎。
近代物理所黨委書記、副所長胡正國研究員介紹蘭州重離子加速器集群建設情況。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝近代物理所黨委書記、副所長胡正國研究員指出，發(fā)現(xiàn)和合成新元素，特別是新元素合成面臨科學和技術的巨大挑戰(zhàn)，開展這項研究工作，體現(xiàn)出科技強國科技發(fā)展的水平和能力。
在近代物理所超重核與核結構室副主任張志遠研究員看來，根據(jù)核物理研究理論預言，在超重元素里面，存在一批壽命相對比較長的原子核。如果在實驗上能夠合成這些壽命比較長的原子核，那么它未來用處很多，包括作為核燃料、放射性醫(yī)學原材料等。所以這也是做超重元素研究的一個核心的科學目標，去合成下一個新元素。
目前，全球科研實力較強的國家包括中國在內(nèi)，都在開展新元素合成的探索和研究，但由于技術上的限制，使得119號這個新元素的誕生存在巨大挑戰(zhàn)，各國都有機會尋找到它，“花落誰家”尚不可預計。
中國合成新元素有何基礎
中國已經(jīng)站到119號等新元素合成的賽道上，在這方面有何基礎與經(jīng)驗積累？
近代物理所所長孫志宇研究員介紹該所新核素合成研究進展。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝孫志宇表示，由于條件限制，中國核素合成研究開展較晚，但在20世紀末實現(xiàn)突破后，短短30年左右時間里已取得極大進展，在新核素合成研究領域研發(fā)出一系列技術與方法，到現(xiàn)在近代物理所已合成38種新核素。
中國在新核素合成方面取得成功和突破，既為人類認識核素做出貢獻，也為新元素合成積累經(jīng)驗和奠定基礎。
與此同時，近代物理所長期開展新元素合成相關跟蹤研究，并為新元素合成進行了大量的實驗及理論準備，其中，2022年蘭州重離子加速器中超重元素研究專用加速器改造完成，2023年11月成功驗證性合成了115號元素，在理論及實驗研究上為新元素合成奠定了一定基礎。
新元素合成處于什么狀態(tài)
談到新元素、新核素合成的難度，近代物理研究所的科學家們打比方稱，如果說自然界元素發(fā)現(xiàn)是攀登珠穆朗瑪峰的話，新核素合成相當于在近地軌道建設空間站；此前合成新元素相當于登陸月球，119號及未來新元素合成則相當于登上火星乃至更遙遠的深空探測。
近代物理所超重核與核結構室副主任張志遠科普介紹新核素及新元素合成情況。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝張志遠指出，目前，新元素的產(chǎn)生方法已發(fā)生變化，沿著原來從114到118號元素合成的這個技術路線到119號已經(jīng)不再適用，需要去尋找新的技術路線才能去做119號元素合成的這個實驗。新方法、新技術路線需要實驗條件進一步提升，而提高實驗裝置束流強度可能是目前最有效的解決途徑。
工欲善其事，必先利其器。胡正國表示，圍繞重離子科學與技術領域內(nèi)新元素合成等重大科學問題和國家重大需求，近代物理所組建的重離子科學與技術重點實驗室已于2023年1月獲批啟動建設，原子核性質(zhì)研究及新元素合成是該實驗室重要方向之一，重大任務包括119號等新元素合成。
同時，蘭州重離子加速器升級建造超重元素研究專用裝置，包括超重元素研究專用加速器、超重元素研究專用譜儀，旨在為新元素合成工作創(chuàng)造最好實驗條件。其中，超重元素研究專用加速器自2022年整體建成出束以來，目前已穩(wěn)定運行1萬多個小時，已成為國際上技術領先的新元素研究利器之一。
為早日實現(xiàn)合成新元素的科學目標，中國新一代技術指標更強的國家重大科技基礎設施——強流重離子加速器也正在廣東惠州緊鑼密鼓建設之中。該大科學裝置由近代物理所承擔建設和運行管理，預計2025年左右完工，建成后將提升束流強度，為新元素合成提供最佳束流條件。
與中國積極推進新元素合成研究同步，當前多個國家正建設相關大科學工程和工廠等，全世界的科學家都在為合成119號元素而努力，希望首先實現(xiàn)突破。
至于119號新元素合成研究目前處于什么狀態(tài)？是否已經(jīng)到了“臨門一腳”？孫志宇以科學家特有的嚴謹回應稱，超重核研究處于突破的前夜，各國機遇平等，中外科研機構和科學家們正在新元素合成的賽道上齊頭并進，希望不久的將來，能夠?qū)崿F(xiàn)合成119號元素的夢想。(完)