科学家|元素周期表有尽头么?最后一个元素是几号元素?( 二 )


另外一种办法叫做冷融合 , 同样是拿原子序数很大的原子核当靶子 , 不过这回用原子序数高的原子核去撞 。 科学家利用第二种方法确实找到了不少高顺位的元素 。 从93号元素镎开始 , 后面找到的元素基本上都是通过人工的方法合成的 , 这里多补充一句 , 93号元素之前也有一部分的元素是在自然界没找到的 , 是通过人工合成的 。
那如今科学家合成到了几号元素呢?
答案是:118号元素 。 这是在2016年做到的 , 利用的是回旋加速器做出来的 , 但这个元素只存在了不到一毫秒的时间 。
可是118号元素就是最后一位了吗?
答案是否定的 , 这也是科学界的主流看法 , 目前就要一些科学家在挑战更高顺位的元素 。 几年前 , 日本的理化研究所就曾经宣布合成119号元素 。 不过 , 这事还没有得到完全的确认 。 那么问题就来了 , 元素周期表到底有没有尽头呢?最后的元素序号应该是多少呢?
最后的元素序号应该是多少?
客观地说 , 关于这个问题 , 科学家目前还没有形成统一的意见 , 有许多种说法 , 而且难分高下 。 要了解这个问题 , 我们还得从原子核的层面来说这件事 。
正如上文提到的 , 原子核内有质子和中子 , 我们知道质子可是带正电的 , 根据同种电荷相排斥的原理 , 理论上质子之间是存在着静电斥力的 。
因此 , “质子聚在一个原子核内”这件事本身就很蹊跷 。 那到底是咋回事呢?这其实是因为有一个更大的“力” , 把质子束缚在了原子核内 , 这个力叫做:强力 。
科学家发现 , 在宇宙中存在着四种基本作用力 , 分别是强力 , 弱力 , 电磁力和引力 。 其中强力的强度是最大的 , 其次是电磁力 , 再然后是弱力 , 最后是引力 。
强力虽然强度大 , 但是强力的作用范围很小 , 只有(10 ^-15)m 。 所以 , 质子和中子才会被束缚在很小的尺度内 , 最终形成原子核的结构 。 由于强力的作用范围很小 , 在这样的范围内能够塞下质子和中子的数量是有限的 。
所以 , 原子核不可能无限大 , 一定不会超过(10 ^-15)m 。 因此 , 只要超过这个范围 , 强力就无法把质子束缚在原子核内了 。 所以 , 元素周期表一定是有尽头的 。 那这个尽头所对应的原子序数是多少呢?
我们都知道 , 第一位拿到诺贝尔物理学奖的女性是居里夫人 , 那你知道第二个是谁吗?她叫做:梅耶 , 她不仅是第二个拿到诺贝尔物理学奖的女性物理学家 , 她还曾参与制造了氢弹的项目 , 是学术成就极其高的科学家 。
梅耶曾经提出过自己的“原子核模型” , 她的理论实际上很复杂 。 我们简单来说:她认为原子核内部的结构类似于太阳系 。 内部有轨道 , 一个轨道上会有一个中子以及一个质子 , 质子和中子自身也会自转 , 有点类似于行星 。 梅耶就是因为这个理论获得了诺贝尔物理学奖 。
后来 , 有一位科学家叫做格伦·西奥多·西博格 , 他在梅耶的“原子核模型”之上 , 建立了稳定岛理论 , 通过这个理论可以推导出 , 当原子核中的核子数是8 , 20 , 28 , 50 , 82 , 126时 , 原子核会处于稳定状态 。 也就是说 , 从稳定岛的理论当中 , 我们可以得到元素周期表的尽头可能是126号元素 。
除了梅耶和格伦·西奥多·西博格的理论之外 , 物理学史上有个大神也参与过这个讨论 , 这位大神就是费曼 , 他也是诺贝尔奖获得者 , 同时参与过曼哈顿计划 。
费曼认为元素周期标的尽头应该是137号元素 。 他的依据是精细结构常数 。 这个“精细结构常数”曾经让许多物理学家很崩溃 , 它是物理学家索末菲推导出来的一个无量纲的常数 。 费曼结合了精细结构常数以及波尔的“原子模型”理论 , 得到一个结果:如果原子序数高于137 , 那么1s轨道上的电子将会乱飞 。