2015年10月2日

人類所創造的物質 超鈾元素

作者/門立中(核能研究所退休研究員,主要研究領域為分析化學,核子化學及再生能源技術)

所謂的超鈾元素,即是在元素週期表上,原子序比鈾(U:原子序92)大的元素。這些元素具有一個共通的特性:它們都是人造元素,也就是在自然界中,幾乎都不存在。只有部分超鈾元素在特定狀況下,有極少的量存在於地球上的特定區域。其他都是人類使用粒子加速器轟擊,及在核反應器中燃料鈾吸收中子後再衰變而成的。

超鈾元素的發現與研究,一方面是科學家們根據元素週期表,對未發現之元素有所預期及理論,進而推斷新元素之存在;另一方面是美蘇等國家展示其國力而競爭之結果。因此在第二次世界大戰後,超鈾元素成為一項熱門的科學。為了要產製這些大部份在地球上非天然存在的元素,科學家們用人工合成的方法製造它們。最初在合成原子序較低的元素時,大多在核反應器中,因為鈾吸收了中子後,經衰變而成的;但是較高原子序的元素,就需使用不同離子在加速器中轟擊各種靶材而生成。這些加速器就需要豐厚的資金以維持其運作,所以後來的超鈾元素大多由美國勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory),俄國杜伯納的聯合核能研究所(Joint Institute of Nuclear Research at Dubna, Soviet Union) 以及德國荷姆霍茲重離子研究中心(GSI, Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH)所研製而成。

超鈾元素的命名,由於各實驗室有其製造方法和證明其存在的實驗數據,要達到全世界科學界的認定,一直是紛紛擾擾。從20世紀60年代就爭議不休,直到1997年才陸續達成協議,而由國際純化學和應用化學聯合會(IUPAC)認定後公布。......【更多內容請閱讀科學月刊第550期】

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