郭 劍

(中國傳媒大學(xué)傳播研究院，北京 100024；全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會，北京 100717)

新元素的發(fā)現(xiàn)、性質(zhì)和定名
——訪張煥喬、劉青、趙宇亮先生

郭 劍

(中國傳媒大學(xué)傳播研究院，北京 100024；全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會，北京 100717)

2014年9月10日下午，初秋的北京風(fēng)和日麗、沁人心脾。在全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(以下簡稱“全國科技名詞委”)的策劃推動下，中國科學(xué)院院士、核物理學(xué)家張煥喬，全國科技名詞委副主任劉青，中科院百人計(jì)劃、973首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員趙宇亮做客光明網(wǎng)《名家訪談》節(jié)目，筆者作為《中國科技術(shù)語》雜志社的編輯，有幸參與此次節(jié)目的錄制，并且借此機(jī)會，就112號元素“钅哥”、 114號元素“钅夫”、116號元素“钅立”以及113號、115號、117號等新元素的發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)、性質(zhì)、定名和術(shù)語規(guī)范問題對三位專家進(jìn)行了采訪。

新元素的發(fā)現(xiàn)對技術(shù)要求很高

談起科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新元素的不易，身處科研一線的張?jiān)菏亢挖w研究員對此深有體會。張?jiān)菏渴紫冉榻B了利用重離子熔合反應(yīng)合成新元素的三種類型：

第一種是熱熔合反應(yīng)，即利用比較輕的重離子“炮彈”去轟擊錒系靶核②，形成激發(fā)能約為40～50MeV(兆電子伏[特])的復(fù)合核，通過蒸發(fā)4～5個(gè)中子退激，生成104～106號元素超重核。美國加州伯克利實(shí)驗(yàn)室通過這種方式合成了104、105、106號元素。

第二種是冷熔合反應(yīng)，即用A>40的重離子轟擊球形雙幻核208Pb[鉛]、209Bi[鉍]，形成激發(fā)能約為10～15MeV的復(fù)合核，通過蒸發(fā)1個(gè)中子退激，生成107～113號元素超重核。通過這種方式，德國重離子研究中心(GSI)合成了107～112號元素，日本理化學(xué)研究所科學(xué)家在2004年利用70Zn[鋅]轟擊209Bi[鉍]，合成了113號新元素。

第三種是溫熔合反應(yīng)，即用48Ca[鈣]離子轟擊超镅錒系靶核(如248Cm[鋦]、249Bk[锫]和249Cf[锎])，形成激發(fā)能約為35～45MeV的復(fù)合核，通過蒸發(fā)3～4個(gè)中子退激，生成113～118號元素超重核。俄羅斯聯(lián)合核研究所完成了這項(xiàng)工作。

我們都知道俄羅斯在合成新元素方面的技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位,對此張?jiān)菏渴指锌骸岸砹_斯杜布納聯(lián)合核研究所弗廖羅夫核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室在元素合成方面有著近60年的歷史，有很好的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)積累，提出創(chuàng)新的合成方式，確定合理的彈靶組合，其獨(dú)家擁有48Ca[鈣]離子‘炮彈’，這使得俄羅斯在合成113～118號元素方面獨(dú)占鰲頭，處于世界領(lǐng)先地位?！?/p>

趙研究員從技術(shù)層面做了普及：“超重元素合成需要三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：第一是強(qiáng)流的加速器；第二是高效的分離裝置；第三是探測技術(shù)。這些技術(shù)都是公開的，花錢可以買到。而訓(xùn)練有素的科學(xué)家也必不可少?！睆?jiān)菏繉Υ艘彩仲澩?，他告訴我們，實(shí)際上中國有一支專門研究超重核(元素)合成的隊(duì)伍，在這方面做了很多努力，目前已經(jīng)建成了超重核充氣譜儀，合成了259Db[钅杜]、265Bh[钅波]以及271Da[钅達(dá)]超重同位素。但是要合成新元素還存在困難，其中最關(guān)鍵的一個(gè)問題是要攻克制備超镅錒系元素靶這個(gè)難關(guān)。

那么新元素的探索和發(fā)現(xiàn)是否會有終結(jié)呢？張?jiān)菏空J(rèn)為這是一個(gè)開放的問題。按照量子電動力學(xué)來說，如果用點(diǎn)電荷(r=0)來推測，最重原子核的原子序數(shù)是137，如果按原子核有限大小(r～A1/3A)來推測，最重原子核的原子序數(shù)是173。但是，從德國法蘭克福理論組學(xué)派的預(yù)言來看，相對現(xiàn)在質(zhì)子數(shù)是114和中子數(shù)是184的“超重元素穩(wěn)定島”③，下面一個(gè)核穩(wěn)定區(qū)域可能是質(zhì)子數(shù)是164，中子數(shù)是318。事實(shí)表明這還是一個(gè)有待研究的問題。趙研究員認(rèn)為，盡管合成新元素有困難，但是新元素的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)為未來的新技術(shù)科研工作奠定了重要基礎(chǔ)。

合成難，壽命短，性質(zhì)不易判斷

看來新元素的發(fā)現(xiàn)確實(shí)十分不易，需要頂級的科學(xué)家借助頂級技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。那么 “钅哥”“钅夫”“钅立”三種元素的性質(zhì)又是什么樣的呢?對此問題，趙研究員指出：“在過去20年間，科學(xué)家對此三個(gè)元素一共也才合成了幾十個(gè)原子，數(shù)量少、壽命短，很難判斷他們是什么狀態(tài)。但是在20世紀(jì)90年代，化學(xué)家開發(fā)了單原子瞬間化學(xué)技術(shù)，利用這項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這三個(gè)元素的一些特點(diǎn)，比如：112號元素‘钅哥’跟‘汞’的氣態(tài)化學(xué)性質(zhì)相近，所以排在元素周期表12族下面；而這三個(gè)元素都有‘钅’字旁，可以知道他們都有過渡金屬的形態(tài)和性質(zhì)。”

當(dāng)談到三種元素的壽命這個(gè)問題時(shí)，趙研究員查閱了一下手中的資料：“112號元素‘钅哥’的半衰期為0.24毫秒，114號元素‘钅夫’的半衰期為30.4毫秒，116號元素‘钅立’的半衰期為60毫秒?！蔽覀兌贾溃刂芷诒碇械脑卮蠖际窃诖笞匀恢袑ふ?，通過化學(xué)方法分離獲取?！爸叭藗冋J(rèn)為半衰期遠(yuǎn)小于地球的元素是不存在的，地球的半衰期是46億年，92號元素鈾的半衰期是44億年，所以鈾以后的元素都是合成的，比如93號镎元素的半衰期只有200萬年，94號钚元素的半衰期為8000萬年?！?/p>

新元素定名故事多，采用以形聲字為主體的簡化字

新元素如今已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)并定名，那么其定名過程背后又有哪些故事呢？全國科技名詞委副主任劉青給我們做了介紹。1949年以前，我國大陸和臺灣對元素周期表中前92個(gè)元素的定名是一致的，但是1949年以后的很長一段時(shí)期，兩岸的科學(xué)家缺乏交流，只能各自對元素進(jìn)行定名，導(dǎo)致了定名的差異。例如94號钚元素，大陸用的是“钚”，臺灣用的是“鈽”。1993年兩岸恢復(fù)交流，從101號元素以后，新元素的定名都是兩岸專家共同商討確定。此次三個(gè)新元素的定名中，114號元素大陸最初定為“钅弗”，以紀(jì)念科學(xué)家弗廖羅夫，但是臺灣專家先將其定名為“钅夫”，考慮到不再造成兩岸差異，最后確定中文名稱為“钅夫”。全國科技名詞委在術(shù)語規(guī)范定名工作中，十分重視同臺灣、香港和澳門等華語圈的溝通。

另外，德國重離子研究中心于1996年在粒子加速器中用鋅離子轟擊鉛靶首次成功合成了一個(gè)112號元素原子，并于2002年美國伯克利實(shí)驗(yàn)室成功重復(fù)此實(shí)驗(yàn)。該中心宣布，為紀(jì)念著名天文學(xué)家哥白尼(Nicolaus Copernicus，1473—1543)，將112號元素正式名稱定為“Copernicium”，元素符號為“Cp”。但是考慮“Cp”已有其他科學(xué)含義，為避免歧義，國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會經(jīng)與發(fā)現(xiàn)112號元素的研究小組協(xié)商，最終將新元素的元素符號定為“Cn”。該聯(lián)合會選擇2月19日為新元素正式冠名是因?yàn)檫@一天是哥白尼的生日。中文將其定名為“钅哥”，首先“钅”字旁反映了其金屬性質(zhì)，然后“钅哥”跟“Cn”有相同的發(fā)音，可以與國際接軌。如果用“白”或者“尼”，加了“钅”字旁之后分別是“鉑”和“鈮”，在元素周期表中已經(jīng)存在了，所以“钅哥”是最好的選擇。

劉主任進(jìn)一步指出，這幾種元素的中、英文正式定名均在2010年之后，屬于新發(fā)現(xiàn)的元素，代表了科技新詞中很重要的一類。同時(shí)，它們是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，具有比較特殊的意義。新元素定名的一條重要原則是盡量選用曾經(jīng)在中國歷史上出現(xiàn)過的古字，不輕易造新字，新元素用字一般采用以形聲字為主體的簡化字。此外，新元素用字在選用前還聽取了語言文字界專家的意見，并征得國家語言文字工作委員會同意后發(fā)布。

112、114和116號元素都有了名稱，為什么113、115和117號元素的名稱仍空缺呢?對此疑問，趙研究員做了回答: “實(shí)際上這三個(gè)元素已經(jīng)合成了，但是元素在命名以前需要有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行確認(rèn)，如果有獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室能夠確定這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的正確性，那么在不久的將來，這三個(gè)元素一定會得到命名。113號元素最早是2004年由日本科學(xué)家合成出來的，中國科學(xué)家當(dāng)時(shí)也參與其中。今年德國重離子研究中心重復(fù)了俄羅斯杜布納弗廖羅夫?qū)嶒?yàn)室合成的117號元素，但其很不穩(wěn)定，在α-衰變鏈中相繼生成115號和113號元素。他們合成的115號元素經(jīng)過α-衰變后也變成113號元素?！?/p>

發(fā)現(xiàn)新元素的意義深遠(yuǎn)

張?jiān)菏刻岢鲂略氐陌l(fā)現(xiàn)有四個(gè)重要意義：第一，在核物理領(lǐng)域，尋找到新的雙滿殼穩(wěn)定核區(qū)，可以為殼模型理論提供新的有力支持；研究新元素的核結(jié)構(gòu)和衰變特性，可提供新的核譜學(xué)知識。第二，在化學(xué)領(lǐng)域，隨著原子增重，電子數(shù)越來越多，會出現(xiàn)很強(qiáng)的相對論效應(yīng)，從而改變元素的化學(xué)性質(zhì)，甚至是在元素周期表的排位。第三，在原子物理領(lǐng)域，通過研究新元素原子的電子結(jié)構(gòu)，可以提供新的信息和知識。第四，如果新元素的半衰期與天體(或地球)的年齡相當(dāng)，那么在自然界中就有可能發(fā)現(xiàn)，從而可對天體物理學(xué)提供新的知識。趙宇亮研究員指出，除了實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值，探索新的元素更多是出于對科學(xué)奧秘的興趣和好奇，元素到底有沒有盡頭，這是科學(xué)家十分感興趣的問題，因?yàn)榈厍蚝陀钪娑际怯稍貥?gòu)成的。

在談到科學(xué)家通過發(fā)現(xiàn)新元素獲得諾貝爾獎(jiǎng)的可能性時(shí)，三位專家均表示，科學(xué)家畢生的科研追求是探索未知，獲得真理，而不是為了獲得某一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。趙研究員指出：“新元素的研究，是科學(xué)領(lǐng)域的一顆璀璨明星，對于科學(xué)家而言有很大的吸引力。在諾貝爾獎(jiǎng)歷史上，通過發(fā)現(xiàn)新元素獲獎(jiǎng)的人很少，居里夫人算是一個(gè)例外，因?yàn)槌税l(fā)現(xiàn)‘鐳’和‘釙’兩種放射性元素之外，她更大的貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了放射化學(xué)這門學(xué)科?！?/p>

新元素中文名將及時(shí)進(jìn)入字庫

劉主任指出，全國科技名詞委是代表國家審定公布科學(xué)技術(shù)名詞的權(quán)威部門，一方面，科技界嚴(yán)格遵守我國的語言文字基本政策，不在科技領(lǐng)域隨意造字；另一方面，也要服務(wù)科學(xué)研究的實(shí)際，對于某些專門用字，考慮提供必要的用字服務(wù)，以方便科技知識的傳承和發(fā)展。元素“钅哥”“钅夫”“钅立”尚為字庫未收錄的“生僻字”，在發(fā)布之初，對科技新詞的推廣和使用帶來諸多不便。全國科技名詞委與方正集團(tuán)開展合作，由方正電子公司字庫業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行“補(bǔ)字”工作，為第101～112號以及114、116號新元素的漢字制作計(jì)算機(jī)字體，收錄進(jìn)“方正宋體 S-超大字符集”，并提供相應(yīng)的輸入法，從而促成“钅哥”“钅夫”“钅立”等新詞進(jìn)入方正排版字庫和方正輸入法，使得這些新詞能夠順利進(jìn)入報(bào)紙、書本、屏幕，供媒體報(bào)道和公眾使用。

最后，劉主任指出：“全國科技名詞委對科技名詞的定名有著十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)范和程序，充分保證其規(guī)范性和權(quán)威性。在科技名詞規(guī)范化事業(yè)中，科技新詞工作具有重要意義。全國科技名詞委對新詞工作非常重視，專門成立了新詞工作委員會。此次新詞的發(fā)布試用對科技工作者在學(xué)術(shù)、科研等方面的工作有極為重要的作用。”

兩個(gè)小時(shí)的訪談很快就過去了，聽完三位專家的介紹，筆者認(rèn)識到新元素的背后凝結(jié)著科學(xué)家們夜以繼日的艱辛付出，蘊(yùn)含著無數(shù)科學(xué)家的心血與智慧。在中國，像受訪的三位專家這樣在各自領(lǐng)域造詣精深的科學(xué)家還有很多，他們都在為中國的科技健康發(fā)展而辛苦工作，筆者由衷感到敬佩。

注 釋

① 112、114、116號元素在首批204條科技新詞中的記錄如下： 钅哥copernicium (化學(xué))：第112號元素。符號為Cn。英文名copernicium由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)在2010年以天文學(xué)家哥白尼的名字命名。中文名“钅哥 ”(gē)經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定，在征得國家語言文字工作委員會同意后，于2011年正式公布。 钅夫flerovium (化學(xué))：第114號元素。符號為Fl。英文名flerovium由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)在2012年以俄羅斯聯(lián)合核研究所弗廖羅夫核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的名字命名。中文名“钅夫 ”(fū)經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定，在征得國家語言文字工作委員會同意后，于2013年正式公布。 钅立 livermorium (化學(xué))：第116號元素。符號為Lv。英文名livermorium由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)在2012年以美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的名字命名。中文名“钅立 ”(lì)經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定，在征得國家語言文字工作委員會同意后，于2013年正式公布。

② 靶核(target nucleus)：與入射粒子作用，并發(fā)生指定核反應(yīng)的核素。例如，用中子照射鐵元素生成55Fe，鐵元素稱為靶子元素，但其中只有54Fe與生產(chǎn)55Fe有關(guān)，因而只有54Fe稱作靶核。

③ 超重元素穩(wěn)定島：比喻理論上預(yù)言可能存在的穩(wěn)定超重元素，也稱元素超重島。

動態(tài)

第六屆中國術(shù)語學(xué)建設(shè)暨術(shù)語規(guī)范化研討會在京舉辦

2014年9月20—21日，由全國科技名詞委和北京語言大學(xué)聯(lián)合主辦、北京語言大學(xué)高級翻譯學(xué)院承辦的第六屆中國術(shù)語學(xué)建設(shè)暨術(shù)語規(guī)范化研討會在北京語言大學(xué)舉辦。80多位代表參加了會議。

黑龍江大學(xué)鄭述譜教授、中國中醫(yī)科學(xué)院朱建平研究員、南京大學(xué)魏向清教授、北京語言大學(xué)楊爾弘教授、解放軍外國語學(xué)院易綿竹教授分別做了題為《關(guān)于中醫(yī)學(xué)及其術(shù)語科學(xué)性的思考》《中醫(yī)藥術(shù)語規(guī)范化研究及其成果應(yīng)用》《術(shù)語翻譯過程的傳播學(xué)闡釋與思考》《中文術(shù)語在學(xué)術(shù)期刊中規(guī)范使用情況調(diào)查及科技期刊文獻(xiàn)歷時(shí)語料庫建設(shè)》《數(shù)據(jù)密集型科學(xué)范式相關(guān)術(shù)語研究》的主旨報(bào)告。40多位專家在“術(shù)語基礎(chǔ)理論與應(yīng)用”“術(shù)語規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化”“術(shù)語翻譯與教學(xué)”等四個(gè)分論壇上宣讀論文。

全國科技名詞委劉青副主任做了大會總結(jié)。他充分肯定了本次會議的重要意義和成就，并對中國術(shù)語學(xué)建設(shè)下一步工作提出了建議和希望。

(溫昌斌)

編者按：2014年6月25日，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會新詞工作委員會聯(lián)合光明網(wǎng)正式對外發(fā)布試用第一批204條科技新詞，其中包括“大數(shù)據(jù)”“云計(jì)算”“物聯(lián)網(wǎng)”“三維打印”等。首批科技新詞一方面旨在及時(shí)回應(yīng)社會熱點(diǎn)關(guān)注，對科技名詞使用混亂的現(xiàn)象早發(fā)現(xiàn)、早規(guī)范；另一方面旨在引導(dǎo)公眾通過科技名詞關(guān)注科技進(jìn)展。“钅哥”“钅夫”“钅立”三個(gè)新元素也在此次公布的新詞之列①。筆者與光明網(wǎng)《名家訪談》節(jié)目組一同就三個(gè)新元素的相關(guān)問題采訪張煥喬、劉青、趙宇亮三位專家，本文根據(jù)采訪內(nèi)容整理而成。

2014-09-11

郭劍(1986—)，男，中國傳媒大學(xué)博士研究生，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會事務(wù)中心編輯，研究方向?yàn)榫庉嫵霭鎸W(xué)、傳播學(xué)。通信方式：guoj@cnctst.gov.cn。

H083；N04

A

1673-8578(2014)05-0020-04