你知道宇宙世界是怎么組成的嗎?構成我們身體的元素來自哪里?如何合成119號元素?

由中國科協科學技術傳播中心出品，中央廣播電視總臺影視劇紀錄片中心等單位聯合制作播出的系列科學紀錄片《打開宇宙之門》近期在CCTV-9上映。 本片聚焦一系列我國自主研發的大科學裝置，對我國重大科技基礎設施進行了科學解讀，展示了我國重大科技基礎設施建設所取得的成就及這些超級裝備所孕育的重要科研成果。

讓我們一同走進《打開宇宙之門》第七集《探尋新元素》，一起看→

第7集 探尋新元素 

你相信嗎?構成我們身體的元素，部分來自大約138億年前的宇宙大爆炸，大爆炸瞬間產生了大量的氫、氦以及少量的鋰元素。之后，隨著恒星的出現，氫元素和氦元素在恒星內部通過原子核聚變生成了鐵元素之前的所有元素。在之后的上百億年中，通過中低質量恒星核燃燒、超新星爆炸和中子星合并形成了鐵之后的其他元素。這所有的元素組成了我們色彩斑斕的宇宙世界。

但是，很多元素在宇宙中也許存在，地球上卻未必能找到。事實上，我們熟知的元素周期表上92號鈾之后的元素，都是由科學家人工合成的。

在中國西北的重要城市，蘭州，臥藏著一條科技巨龍——蘭州重離子加速器。它是元素合成的超級武器。

人工合成元素的關鍵是用一種元素的原子核作為“炮彈”來轟擊另一種元素的原子核，當兩個原子核發生熔合后，就產生了新的元素，新元素的質子數就是之前兩種元素質子數之和。比如，用原子序數為5的硼原子核轟擊原子序數98的锎原子核，會得到103號元素鐒。

目前人類發現或合成的元素共118種，科學家下一個目標是合成119號元素。

中國科學院近代物理研究所研究員張志遠說，118號元素是用鈣48這種“炮彈”去轟擊98號元素锎，從而合成的。要做119號元素的話，無非就是把锎元素換成它的下一個元素，就是99號元素。

然而全世界99號元素锿的產量只有微克量級，無法做成靶材，解決的辦法之一是變換炮彈原子核和靶原子核的組合。

變換炮彈原子核和靶原子核的組合，隨之而來的問題是：兩個重的原子核之間存在的排斥力會大大加強，兩個原子核熔合的可能性也會大大降低。因此，只有盡可能地用輕的炮彈原子核去轟擊重的靶原子核，才有可能合成119號元素。

為了提高新元素合成的概率，還需要進一步提高炮彈粒子束流在單位時間的數量，也就是束流強度。為此，科研人員建成了一臺專用于超重元素研究的加速器，為沖擊合成新元素提供了良好的實驗條件。

張志遠說：“我們將束流粒子加速到接近光速的十分之一，讓它去轟擊另外一個原子核。”

重離子加速器的離子源是整個裝置的起點，被加速的炮彈原子核進入加速器隧道。

這些金屬靶材，它們的厚度只有幾微米，炮彈原子核形成的束流打在金屬材料上，發生核反應，熔合成為新的原子核。

合成的新原子核進入到探測系統，會發生一系列的衰變，最終被探測器探測到。
一旦被成功鑒別，就標志著超重元素被成功合成。

目前這臺超重元素研究加速器已穩定運行超過10000小時，合成119號元素雖然難，但其研究已看到了黎明前的曙光。

一起來看第七集吧