上次和大家討論了科學家們在製造愈來愈重的元素的努力：下一種新的元素將會開展元素周期表新的一行，更有可能是周期表不再「遵從」以往規律的開端。然而，這些「超重」的元素又是如何被製造出來的呢？
大自然當然是發掘新元素的好地方。宇宙中的一些溫度、密度極高的環境（例如超新星爆炸），就有可能製成質量高的新元素。波蘭裔澳洲籍的天文學家Antoni Przybylski在1961年發現了一顆成分怪異的星星：光譜顯示這枚星星含有原子序數99的鑀（einsteinium）（原子序數代表一個元素的原子核中有多少枚質子，而元素周期表就是將元素依照它們的原子序數順序排列起來），是我們在大自然中唯一找到鑀的地方。
核試不可靠 溫度難控制
不過，這個方法近幾年不是很成功：近年所發現的重元素，其實都是人工製造出來的。上次也跟各位說過，天然地存在於大自然、蘊藏量不是極度稀少的元素中，最重的應該是原子序數92的鈾（uranium）。核子武器測試所造成的溫度、密度極高的環境，其實就很適合製成新的元素：1952年11月1日，美國在太平洋測試氫彈；我們其後就在這次測試的輻射塵埃中，第一次發現鑀及原子序數100的鐨（fermium）。
我們不能夠有效地控制核子武器測試的環境（例如溫度、能量），因此這個可不是製造新元素的可靠方法；而且在核子武器受到廣泛監察的現世代，核子武器測試可能愈來愈少。在實驗室裡，其中一個方法就是將較輕的粒子加速，然後把它們射向較重的原子。例如將原子序數10的氖打向鈾，就能造出原子序數102的鍩。
不過，原子核都是帶正電荷的，因此它們會互相排斥。原子序數大的元素原子核擁有更多的質子，更大的電荷，當中的排斥自然更厲害。要製造更重的元素，有時並不是簡簡單單地「將較輕的粒子射向較重的原子」就成，一些技巧還是需要的。
輕放勝重擊 瞬間又失效
上次提到的俄羅斯科學家Oganessian 就在上世紀70年代開發了冷聚變（cold fusion）這種技術：利用精巧的科技，將兩個相類的原子核「輕輕」地放在附近，促使它們結合成更重的核子，而不是把它們狠狠地撞在一起，因為這樣有時反而會把太大的原子核撞散。德國的亥姆霍茲重離子研究中心（GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research）善用了這個技術，成功造出了原子序數107至112的元素。
可是到了原子序數113，冷聚變又不是十分有效了。日本的理化學研究所（RIKEN Institute）總共花了9年（2003-2012），才用冷聚變這種技術造出了3個?（nihonium）原子（原子序數113）。為此，俄羅斯的科學家在上世紀90年代發展了熱聚變（hot fusion）：這個技術用了鈣48這個特別的原子核為原材料。鈣48原子核中質子有20顆，中子有28顆，中子的含量算是很高；相對來說質子較少，正電荷的排斥也就比較少，令原子核較容易結合為新元素。
鈣48價值不菲，1克就要250,000美元，不過能夠顯著地加速「超重」元素的製作，俄羅斯的科學家只用了6個月，就成功造出很多原子序數114的鈇（flerovium）原子了。
小結
這些「超重」元素究竟要用多久才能造成呢？它們又會怎樣改寫元素周期表？看來我們要拭目以待了。
■張文彥博士 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
