早在20世紀(jì)60年代，就有人提出了關(guān)于超重元素可能存在的理論。它們最長壽的原子核可能會產(chǎn)生一個所謂的“穩(wěn)定之島”，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鈾元素。然而由隆德大學(xué)的核物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究表明，一個有50年歷史的核物理學(xué)宣言現(xiàn)在必須被修改。

自然界中發(fā)現(xiàn)的最重的元素是鈾，它的原子核含有92個質(zhì)子和146個中子。由于帶正電的質(zhì)子數(shù)量增加，較重元素的原子核變得越來越不穩(wěn)定。因此，它們的衰變速度越來越快，通常在幾分之一秒的時間內(nèi)。

然而質(zhì)子和中子的“神奇”組合可能會導(dǎo)致元素的壽命迅速延長。正是這樣一種“神奇”的質(zhì)子數(shù)，長期以來一直被預(yù)測為元素鈇，它在周期表中的原子序數(shù)為114。在20世紀(jì)60年代末，隆德大學(xué)物理學(xué)家Sven-Gösta Nilsson等人提出了一個理論，即在當(dāng)時仍未發(fā)現(xiàn)的114號元素周圍應(yīng)該存在這樣一個穩(wěn)定的島嶼。

“這是核物理學(xué)中的一個圣杯。許多人都夢想著能發(fā)現(xiàn)像長壽甚至穩(wěn)定的超重元素這樣的奇異事物，”隆德大學(xué)核物理學(xué)博士生Anton Såmark-Roth說道。

受Nilsson理論的啟發(fā)，研究人員對鈇元素進行了詳?shù)难芯坎⑷〉昧送黄菩园l(fā)現(xiàn)。該實驗由隆德大學(xué)教授Dirk Rudolph領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究小組進行。

在德國達(dá)姆施塔特的粒子加速器設(shè)施GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung的FAIR Phase-0研究項目框架內(nèi)，多達(dá)6×1018 個鈣-48原子核被加速到10%的光速。它們轟擊了一層稀有的钚-244薄膜，通過原子核聚變可以一次創(chuàng)造出鈇，一次一個原子。在長達(dá)18天的實驗中，研究小組隨后在隆德專門開發(fā)的一個檢測裝置中記錄了約幾十個鈇核的放射性衰變。

通過對衰變碎片和它們被釋放的時間的精確分析，研究小組可以確定鈇的新衰變分支。結(jié)果表明，這些分支無法跟該元素之前預(yù)測的“神奇”特性相協(xié)調(diào)。

“我們非常高興的是，圍繞我們的實驗裝置的所有技術(shù)在實驗開始時都能正常工作。最重要的是，能從控制室實時跟蹤幾個鈇核的衰變是非常令人興奮的，”隆德大學(xué)核物理學(xué)博士后Daniel Cox說道。

發(fā)表在研究雜志《Physical Review Letters》上的新成果將對科學(xué)有相當(dāng)大的幫助。研究界不再尋找114號元素周圍的穩(wěn)定島，而是可以關(guān)注其他尚未發(fā)現(xiàn)的元素。

“這是一個要求很高但當(dāng)然是非常成功的實驗。現(xiàn)在我們知道了，我們可以從114號元素繼續(xù)前進，轉(zhuǎn)而在120號元素周圍尋找，這還沒有被發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在，通往穩(wěn)定之島的航行將采取新的路線，”Anton Såmark-Roth總結(jié)道。