新元素的發現、性質和定名
——訪張煥喬、劉青、趙宇亮先生

郭 劍

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

新元素的發現、性質和定名
——訪張煥喬、劉青、趙宇亮先生

郭 劍

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

2014年9月10日下午，初秋的北京風和日麗、沁人心脾。在全國科學技術名詞審定委員會(以下簡稱“全國科技名詞委”)的策劃推動下，中國科學院院士、核物理學家張煥喬，全國科技名詞委副主任劉青，中科院百人計劃、973首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員趙宇亮做客光明網《名家訪談》節目，筆者作為《中國科技術語》雜志社的編輯，有幸參與此次節目的錄制，并且借此機會，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號等新元素的發現、確認、性質、定名和術語規范問題對三位專家進行了采訪。

新元素的發現對技術要求很高

談起科學家發現新元素的不易，身處科研一線的張院士和趙研究員對此深有體會。張院士首先介紹了利用重離子熔合反應合成新元素的三種類型：

第一種是熱熔合反應，即利用比較輕的重離子“炮彈”去轟擊錒系靶核②，形成激發能約為40～50MeV(兆電子伏[特])的復合核，通過蒸發4～5個中子退激，生成104～106號元素超重核。美國加州伯克利實驗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，即用A>40的重離子轟擊球形雙幻核208Pb[鉛]、209Bi[鉍]，形成激發能約為10～15MeV的復合核，通過蒸發1個中子退激，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，日本理化學研究所科學家在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，即用48Ca[鈣]離子轟擊超镅錒系靶核(如248Cm[鋦]、249Bk[锫]和249Cf[锎])，形成激發能約為35～45MeV的復合核，通過蒸發3～4個中子退激，生成113～118號元素超重核。俄羅斯聯合核研究所完成了這項工作。

我們都知道俄羅斯在合成新元素方面的技術處于世界領先地位,對此張院士十分感慨：“俄羅斯杜布納聯合核研究所弗廖羅夫核反應實驗室在元素合成方面有著近60年的歷史，有很好的理論與實驗相結合的經驗積累，提出創新的合成方式，確定合理的彈靶組合，其獨家擁有48Ca[鈣]離子‘炮彈’，這使得俄羅斯在合成113～118號元素方面獨占鰲頭，處于世界領先地位。”

趙研究員從技術層面做了普及：“超重元素合成需要三個關鍵技術：第一是強流的加速器；第二是高效的分離裝置；第三是探測技術。這些技術都是公開的，花錢可以買到。而訓練有素的科學家也必不可少。”張院士對此也十分贊同，他告訴我們，實際上中國有一支專門研究超重核(元素)合成的隊伍，在這方面做了很多努力，目前已經建成了超重核充氣譜儀，合成了259Db[钅杜]、265Bh[钅波]以及271Da[钅達]超重同位素。但是要合成新元素還存在困難，其中最關鍵的一個問題是要攻克制備超镅錒系元素靶這個難關。

那么新元素的探索和發現是否會有終結呢？張院士認為這是一個開放的問題。按照量子電動力學來說，如果用點電荷(r=0)來推測，最重原子核的原子序數是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是173。但是，從德國法蘭克福理論組學派的預言來看，相對現在質子數是114和中子數是184的“超重元素穩定島”③，下面一個核穩定區域可能是質子數是164，中子數是318。事實表明這還是一個有待研究的問題。趙研究員認為，盡管合成新元素有困難，但是新元素的發現和確認為未來的新技術科研工作奠定了重要基礎。

合成難，壽命短，性質不易判斷

看來新元素的發現確實十分不易，需要頂級的科學家借助頂級技術來實現。那么 “钅哥”“钅夫”“钅立”三種元素的性質又是什么樣的呢?對此問題，趙研究員指出：“在過去20年間，科學家對此三個元素一共也才合成了幾十個原子，數量少、壽命短，很難判斷他們是什么狀態。但是在20世紀90年代，化學家開發了單原子瞬間化學技術，利用這項技術，科學家發現了這三個元素的一些特點，比如：112號元素‘钅哥’跟‘汞’的氣態化學性質相近，所以排在元素周期表12族下面；而這三個元素都有‘钅’字旁，可以知道他們都有過渡金屬的形態和性質。”

當談到三種元素的壽命這個問題時，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。”我們都知道，元素周期表中的元素大都是在大自然中尋找，通過化學方法分離獲取。“之前人們認為半衰期遠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。”

新元素定名故事多，采用以形聲字為主體的簡化字

新元素如今已經被發現、確認并定名，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個元素的定名是一致的，但是1949年以后的很長一段時期，兩岸的科學家缺乏交流，只能各自對元素進行定名，導致了定名的差異。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。此次三個新元素的定名中，114號元素大陸最初定為“钅弗”，以紀念科學家弗廖羅夫，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語規范定名工作中，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112號元素原子，并于2002年美國伯克利實驗室成功重復此實驗。該中心宣布，為紀念著名天文學家哥白尼(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”已有其他科學含義，為避免歧義，國際純粹與應用化學聯合會經與發現112號元素的研究小組協商，最終將新元素的元素符號定為“Cn”。該聯合會選擇2月19日為新元素正式冠名是因為這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，然后“钅哥”跟“Cn”有相同的發音，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存在了，所以“钅哥”是最好的選擇。

劉主任進一步指出，這幾種元素的中、英文正式定名均在2010年之后，屬于新發現的元素，代表了科技新詞中很重要的一類。同時，它們是基礎研究領域的重大發現，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在中國歷史上出現過的古字，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: “實際上這三個元素已經合成了，但是元素在命名以前需要有獨立的實驗室進行確認，如果有獨立實驗室能夠確定這個實驗過程的正確性，那么在不久的將來，這三個元素一定會得到命名。113號元素最早是2004年由日本科學家合成出來的，中國科學家當時也參與其中。今年德國重離子研究中心重復了俄羅斯杜布納弗廖羅夫實驗室合成的117號元素，但其很不穩定，在α-衰變鏈中相繼生成115號和113號元素。他們合成的115號元素經過α-衰變后也變成113號元素。”

發現新元素的意義深遠

張院士提出新元素的發現有四個重要意義：第一，在核物理領域，尋找到新的雙滿殼穩定核區，可以為殼模型理論提供新的有力支持；研究新元素的核結構和衰變特性，可提供新的核譜學知識。第二，在化學領域，隨著原子增重，電子數越來越多，會出現很強的相對論效應，從而改變元素的化學性質，甚至是在元素周期表的排位。第三，在原子物理領域，通過研究新元素原子的電子結構，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，那么在自然界中就有可能發現，從而可對天體物理學提供新的知識。趙宇亮研究員指出，除了實際應用的價值，探索新的元素更多是出于對科學奧秘的興趣和好奇，元素到底有沒有盡頭，這是科學家十分感興趣的問題，因為地球和宇宙都是由元素構成的。

在談到科學家通過發現新元素獲得諾貝爾獎的可能性時，三位專家均表示，科學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獎項。趙研究員指出：“新元素的研究，是科學領域的一顆璀璨明星，對于科學家而言有很大的吸引力。在諾貝爾獎歷史上，通過發現新元素獲獎的人很少，居里夫人算是一個例外，因為除了發現‘鐳’和‘釙’兩種放射性元素之外，她更大的貢獻是創立了放射化學這門學科。”

新元素中文名將及時進入字庫

劉主任指出，全國科技名詞委是代表國家審定公布科學技術名詞的權威部門，一方面，科技界嚴格遵守我國的語言文字基本政策，不在科技領域隨意造字；另一方面，也要服務科學研究的實際，對于某些專門用字，考慮提供必要的用字服務，以方便科技知識的傳承和發展。元素“钅哥”“钅夫”“钅立”尚為字庫未收錄的“生僻字”，在發布之初，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開展合作，由方正電子公司字庫業務團隊進行“補字”工作，為第101～112號以及114、116號新元素的漢字制作計算機字體，收錄進“方正宋體 S-超大字符集”，并提供相應的輸入法，從而促成“钅哥”“钅夫”“钅立”等新詞進入方正排版字庫和方正輸入法，使得這些新詞能夠順利進入報紙、書本、屏幕，供媒體報道和公眾使用。

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謹的規范和程序，充分保證其規范性和權威性。在科技名詞規范化事業中，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。此次新詞的發布試用對科技工作者在學術、科研等方面的工作有極為重要的作用。”

兩個小時的訪談很快就過去了，聽完三位專家的介紹，筆者認識到新元素的背后凝結著科學家們夜以繼日的艱辛付出，蘊含著無數科學家的心血與智慧。在中國，像受訪的三位專家這樣在各自領域造詣精深的科學家還有很多，他們都在為中國的科技健康發展而辛苦工作，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)：第112號元素。符號為Cn。英文名copernicium由國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在2010年以天文學家哥白尼的名字命名。中文名“钅哥 ”(gē)經全國科學技術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)：第114號元素。符號為Fl。英文名flerovium由國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在2012年以俄羅斯聯合核研究所弗廖羅夫核反應實驗室的名字命名。中文名“钅夫 ”(fū)經全國科學技術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)：第116號元素。符號為Lv。英文名livermorium由國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在2012年以美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的名字命名。中文名“钅立 ”(lì)經全國科學技術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，并發生指定核反應的核素。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55Fe有關，因而只有54Fe稱作靶核。

③ 超重元素穩定島：比喻理論上預言可能存在的穩定超重元素，也稱元素超重島。

動態

第六屆中國術語學建設暨術語規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聯合主辦、北京語言大學高級翻譯學院承辦的第六屆中國術語學建設暨術語規范化研討會在北京語言大學舉辦。80多位代表參加了會議。

黑龍江大學鄭述譜教授、中國中醫科學院朱建平研究員、南京大學魏向清教授、北京語言大學楊爾弘教授、解放軍外國語學院易綿竹教授分別做了題為《關于中醫學及其術語科學性的思考》《中醫藥術語規范化研究及其成果應用》《術語翻譯過程的傳播學闡釋與思考》《中文術語在學術期刊中規范使用情況調查及科技期刊文獻歷時語料庫建設》《數據密集型科學范式相關術語研究》的主旨報告。40多位專家在“術語基礎理論與應用”“術語規范化、標準化”“術語翻譯與教學”等四個分論壇上宣讀論文。

全國科技名詞委劉青副主任做了大會總結。他充分肯定了本次會議的重要意義和成就，并對中國術語學建設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，全國科學技術名詞審定委員會新詞工作委員會聯合光明網正式對外發布試用第一批204條科技新詞，其中包括“大數據”“云計算”“物聯網”“三維打印”等。首批科技新詞一方面旨在及時回應社會熱點關注，對科技名詞使用混亂的現象早發現、早規范；另一方面旨在引導公眾通過科技名詞關注科技進展。“钅哥”“钅夫”“钅立”三個新元素也在此次公布的新詞之列①。筆者與光明網《名家訪談》節目組一同就三個新元素的相關問題采訪張煥喬、劉青、趙宇亮三位專家，本文根據采訪內容整理而成。

2014-09-11

郭劍(1986—)，男，中國傳媒大學博士研究生，全國科學技術名詞審定委員會事務中心編輯，研究方向為編輯出版學、傳播學。通信方式：guoj@cnctst.gov.cn。

H083；N04

A

1673-8578(2014)05-0020-04