新しい要素の作成

昨年、ドイツの科学者たちは宇宙で最も重い既知の元素、119番元素を作ろうと試みた。5か月間、彼らは2つの軽い元素の原子を融合させて、原子核に119個の陽子を持つ1つの大きな原子を作ろうとした。人工的に作られた他の超重元素（陽子が103個以上）と同様に、119番元素はほんの一瞬で崩壊する。科学者たちは称賛を得るため（冷戦中、米国とソ連の科学者は発見をめぐって頻繁に争った）そして原子核の挙動を支配するプロセスを理解するために、さらに重い元素を作ろうと努めている。年末に実験を終えて以来、ドイツの研究者たちは119番元素のヒントを求めてテラバイト単位のデータをふるいにかけ続けている。証拠が見つかれば、科学者たちはその元素に名前を付ける権利を勝ち取るだけでなく、さらに珍しいこと、つまり周期表に新しい行を追加することになるだろう。

元素番号119のレシピ

1) 加速する
ドイツのダルムシュタットにあるGSIヘルムホルツ重イオン研究センターの線形粒子加速器は、イオン化されたチタンのビームを400フィートのチューブに沿って時速6,700万マイル以上（光速の10パーセント）で加速します。

2) 衝突する
5か月間、イオン化されたチタンビームはバークリウム原子を散りばめた標的に激突した。科学者らは、数十億回の衝突ごとに、22個の陽子を持つチタン原子が、97個の陽子を持つバークリウム原子と融合するのにちょうどよい速度と位置で標的に衝突し、119個の陽子を持つ新しい原子が生成されるだろうと予測している。

3) 分離する
新たに形成された超重原子は、イオン化したチタンよりも質量が大きく、移動速度もはるかに遅く、光速のわずか 2 パーセントです。また、磁場に対する反応も異なります。科学者は強力な磁石を使用して、元素 119 をチタンから遠ざけ、検出器に向かわせることができます。

4) 検出
元素番号 119 の原子はシリコン検出器に埋め込まれます。この新しい元素は放射性であり、検出器内にある間、予測可能な方法でアルファ粒子 (陽子 2 個と中性子 2 個) を放出します。検出器はこれらの崩壊を記録し、科学者はこれを使って新しい元素の存在を証明します。

数字で見る

重元素発見の簡単な歴史

1) 第43号
テクネチウム
エミリオ・セグレは 1937 年に、人工的に作られた最初の元素であるテクネチウムを作りました。テクネチウムは陽子が 43 個しかないため、安定同位体を持たない最も軽い元素です。*

2) 第92号
ウラン
1789年にウランが特定されてから、1896年にフランスの物理学者アントワーヌ・ベクレルがその放射性特性を発見してから100年以上が経過しました。

3) 第93～103号
ネプツニウム-フェルミウム
1940 年、バークレー校の物理学者は、ウランより重い最初の元素である 93 番元素を作りました。これは後にネプツニウムと名付けられました。すぐに 94 番元素であるプルトニウムが続きました。物理学者は 1940 年から 1961 年の間に 95 番元素から 103 番元素までを作りました。

4) 第104～106号
ラザホーディウム・シーボーギウム
1966年から1974年にかけて、ソ連とアメリカの研究者たちは、104番から106番までの元素の所有権をめぐって争いました。アメリカは104番と106番を獲得し、ロシアは105番を獲得しました。

5) 第107～112号
ボーリウム・コペルニシウム
GSI ヘルムホルツ重イオン研究センターの研究者らは、1981 年に初めて元素番号 107 を確認しました。その後 15 年間で、研究者らは元素番号 108 から 112 までを作りました。

6) 第113～118号
ウンウントリウム-ウンウンオクチウム
2003年から2011年にかけて、リバモア国立研究所とロシアの合同原子核研究所の科学者らが協力して、元素番号113から118を発見した。

7) 119番ですか？

よくある質問

要素はいくつありますか?
モデルによれば、最も重い元素の陽子数は最大 126 個になるという。これより多いと、原子核は不安定になりすぎてまとまらなくなる。また、モデルは、安定の島、つまり周期表の原子核が放射性崩壊を起こしにくい原子核が、超重元素のどこかに存在することを示唆している。

名前の意味は何ですか?
国際純正応用化学連合が各元素の名前を承認します。このプロセスには何年もかかります。その理由の1 つは、研究グループが最初の実験結果を検証する必要があるためです。恒久的な名前が決まるのを待つ間、超重元素にはラテン語の仮称が与えられます。元素 117 は、ラテン語の1、1、7を組み合わせたウンウンセプチウムと呼ばれます。

この記事はもともと、Popular Science 誌の 2013 年 5 月号に掲載されました。雑誌の残りの部分はこちらでご覧ください。

*この記事の以前のバージョンでは、テクネチウムがウランより軽い唯一の放射性元素であると誤って記載されていました。この誤りをお詫び申し上げます。