科学家揭开氢弹元素锿的秘密 1952年11月1日

1952年11月1日，一个为军方工作的科学家团队启动了一个代号为“常春藤麦克（IvyMike）”的奇怪三层建筑上的开关，引爆了这世界上第一颗氢弹，氢弹是一种新型核武器，威力是投在日本的原子弹的700倍。

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炸弹试验是在南太平洋马绍尔群岛的一个名为埃尼威托克的小环礁上进行的。当常春藤麦克被引爆时，它释放出10.4兆吨的爆炸力，大约相当于1040万吨TNT 。相比之下，投在广岛的原子弹仅产生了15千吨（15,000吨TNT）。
爆炸完全蒸发了埃尼威托克环礁，并产生了4.8公里宽的蘑菇云。身着防护服的工人从邻近的岛屿收集辐射材料，并将其送回加利福尼亚的伯克利实验室（现为劳伦斯伯克利国家实验室）进行分析。在那里，由阿尔伯特·吉奥索（AlbertGhiorso）领导的一组曼哈顿计划研究人员仅分离出了200个包含99个质子和99个电子的全新元素的原子。

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上图锿是由曼哈顿计划的核科学家阿尔伯特·吉奥索在1952年被称为“常春藤麦克”的氢弹爆炸的余烬中发现的。
1955年，研究人员向全世界宣布了他们的发现，并以他们的科学英雄命名：锿。

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大而不稳定
锿是周期表上第99号元素，与其他非常重的放射性元素（如锎和锫）位列在元素周期表上。一些放射性元素，特别是铀，在地壳中存在大量的铀（地下的铀比黄金多）。但是，有些重元素，包括锿，也只能通过爆炸氢弹或将亚原子粒子在反应堆中撞击在一起来人工制造。
是什么使元素具有放射性？药物化学家约瑟夫·格拉伊奇(JosephGlajch)曾广泛研究用于医学成像的其他放射性元素，他解释说：“当元素达到一定大小时，原子核变得如此之大以至于它会解体，接下来它会吐出中子或质子和电子，然后衰变到较低的元素状态。 ”
随着放射性元素衰变，它们会释放出以α粒子、β粒子、伽马射线和其他辐射形式存在的亚原子粒子簇。某些类型的辐射相对无害，而其他类型的辐射会对人体细胞和DNA造成损害。

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上图：伯克利实验室的科学家（左起）詹妮弗·瓦克、莱蒂西亚·阿内多-桑切斯、科里·卡特和KatherineShield在RebeccaAbergel的化学实验室处理放射性锿样品。
短暂的“保质期”
随着放射性元素衰变，它们也会形成具有不同原子量的不同同位素。元素的原子量是通过将原子核中的中子数与质子数相加来计算的。例如， 1952年在南太平洋收集到的锇是一种同位素，称为锿-253 ，它有99个质子和154个中子。
但同位素不会永远存在。它们每个都有不同的“半衰期” ，即一半物质衰变成新同位素或更低元素的估计时间。锿-253的半衰期仅为20.5天。另一方面，铀238是自然界中最常见的铀同位素，其半衰期为44.6亿年。

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在实验室（实验室，我们指的是高度专业化的核反应堆）合成锿等重放射性元素的困难之一是大元素开始衰变非常快。
“随着你创造出越来越大的元素和同位素，将它们保留足够长的时间以观察它们变得越来越困难， ”格拉伊奇说。
小样本大突破
这就是为什么最近化学界如此激动的原因，当时一组科学家成功地保留了一个短寿命的锿样品，其时间足以测量这种超稀有元素的一些化学性质。

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在劳伦斯伯克利国家实验室的丽贝卡·阿伯格尔(RebeccaArbergel)的带领下，科学家们耐心地等待田纳西州橡树岭国家实验室生产的锿-254的微小样本。样品重250纳克或十亿分之一克，半衰期为276天。当2020年COVID-19大流行时，该研究被搁置了数月，在此期间，每30天就有7%的样本降解。
阿伯格尔的突破来自于一种分子螯的发明，它可以将单个锿-254原子固定在足够长的位置，以测量其分子键的长度以及它在什么波长下发光。这两项测量对于了解锿及其重表亲如何潜在地用于癌症治疗等方面都至关重要。
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