在之前的文章中,我们探讨了元素的起源。”更多详情请点击文章链接:
当时我们提出了一个疑问:元素周期表中最后一个元素的原子序数应该是多少?
让我们来探究一下这个问题。自门捷列夫绘制出元素周期表以来,科学家们便一直致力于填充空白,原本只是罗列元素的周期表逐渐演变成一项极限挑战。科学家们不再满足于填补表中的空白,而是追求更高序号的元素。
科学家们并未踏遍地球寻求这些元素,而是依靠实验室最原始的方法:碰撞!
起初,科学家们使用循环加速器让重元素离子对撞,能否获得理想的结果完全取决于运气。
结果发现这种方法行不通,于是科学家们另辟蹊径。
美国科学家提出了热核聚变的方法,即用较轻的离子,如氘和氦核,撞击超重元素,以期增加其质量。由于此方法需要消耗大量的能量,因此被称为热核聚变。
而俄罗斯和德国则采用了冷核聚变的方法,其优点在于所需能量较少。具体方法是将大原子核作为靶子,再用大原子核对其进行撞击,尝试生成更大原子核。
在这场比拼中,美国败下阵来,他们的方法过于低效,无法产生明显的效果。俄罗斯和德国则迎头赶上,先后合成了多个新元素。后来,美国也开始采用冷核聚变方法,全球科学家共同向着更高序号元素的方向迈进。经过一番探索,
2016年,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家与俄罗斯科学家合作,利用俄罗斯的回旋加速器成功合成了118号元素,但该元素的寿命不足1毫秒。
118号元素真的是最后一个元素吗?肯定不是...
不久之后,2017年12月,日本理化学研究所宣布合成了119号元素。
摆在所有科学家面前的问题是,元素周期表中最后一个元素的原子序数到底是多少?
针对这一问题,科学家们争论不休,有多种说法。但你是否想过,原子核的质量难道可以无限增加吗?
实际上,原子核不能无限增加。究其原因,原子核并非像人们想象中的那样由球形壳包裹质子和中子构成。实际上,质子和中子是由“强相互作用力”束缚在一起的。这种力 بسیار强大,但作用距离极短,仅为(10 ^-15)m。
一旦超出这一范围,强相互作用力便无法牢固地束缚质子和中子。(补充一句,在目前的理论框架中,强相互作用力是通过介子传递的。)
由于强相互作用力的距离如此之短,一旦质子和中子数量过多,就无法被束缚住,此时就会发生衰变。原子核的质量必然有限。既然原子核不可能超过强相互作用力的尺度,也就限制了原子序数的上限。那么这个上限到底在哪儿呢?
众说纷纭,其中有一位伟大的女科学家,不对,说错了,是玛丽,也不对,是迈耶。这位女科学家不容小觑,她是第二位获得诺贝尔物理学奖的女性,且参与制作了。她的学术水平出类拔萃,只是她研究的内容过于深奥难懂,所以我们并不熟悉她。
当时人们发现,特定数量的核子能让原子核极其稳定,但不明所以。后来,迈耶提出了自己的原子核模型,她认为原子核内部的结构有点类似于太阳系,质子和中子就像围绕太阳运转的行星,同时还会自转。一条轨道上通常会成对出现一个质子和一个中子。
迈耶是这样向别人解释她的模型的。
”想像一屋子的人
众多专家认为原子量最高元素是多少?答案竟然不是铁
通过精细结构常数和波尔的原子模型,诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼推导出,质子数大于137号的元素,1s轨道上的电子将不受控制。但精细结构常数存在一定争议,难以作为判断依据。
为什么元素周期表最后是铁?
按照相对论的基本假设推导出,质子数超过172号时,原子核和电子之间的电磁力将使电子速度超过光速,与相对论矛盾。
目前尚未有统一结论。稳定岛理论推测126号元素可能最稳定;费曼的推测是137号;相对论则推导出172号。时间将证明哪种假设正确。