名字很重要。它们不仅仅是为了给事物贴上标签,以便别人能认得它们,它们还承载了背景、历史、荣誉和耻辱。给新元素这么重要的东西起一个好名字可不是一件容易的事。这个名字和符号将会出现在数以千计的教室、实验室和办公室的元素周期表上。它将荣耀与认可赋予被选中的人名或地名,所以你必须谨慎对待。

20世纪后期,在美国和苏联的实验室中发起了一场关于元素命名的战争,战况异常激烈,被称为“超镄元素之争”。第100号元素以恩利克·费米的名字命名,这位科学家打响了新元素竞赛的发令枪。接下来是101号元素,同样没有争议,因为它是以元素周期表之父门捷列夫的名字命名的。再往下,事情就变得棘手起来。

通常来说,发现新元素的人有权为其命名,或者至少提出一个希望被广泛接受的名字。但是新的超镄元素每次只产生几个原子,这些原子又迅速衰变成其他元素,证明它们的存在非常困难。而且,由于双方都高度不信任,任何一方宣布的新发现都会遭到另一方的严重怀疑。每个人都固执己见,以至于有一段时间,元素周期表有两个版本。俄国的表中有102号到105号元素的俄语名称;美国人也有自己的版本,这些元素有他们建议的名字。一个叫铹(lawrencium)的名字出现在两张表格上,但代表不同的元素。接下来,越来越多的元素被制造出来。德国也加入了这场论战,他们宣布发现了107号到109号元素,并提出了自己的命名建议。这真是混乱而尴尬的局面。

一个新成立的独立委员会试图调解矛盾,破解困局。1994年,他们提议了102号到109号元素的名称。几十年来,各方首次达成一致:他们都不喜欢委员会的提议。于是又成立了新的委员会,又提出了更进一步的建议。然而,在这场丑陋又有点滑稽的争论中,有一个人名始终被保留在元素周期表里。

莉丝·迈特纳是一位才华横溢的科学家,她被迫逃离纳粹德国,因为她是犹太人。她的同事奥托·哈恩不是犹太人,也不是纳粹。他把母亲的钻戒给了迈特纳,以便她可以通过贿赂逃离德国,并继续与她进行异地合作。当哈恩在柏林的实验产生的结果让他无法解释时,他写信给身处瑞典的迈特纳寻求建议。

哈恩一直试图向铀原子发射亚原子粒子来制造新元素,但大多数粒子会偏离它们的微小目标。有些可能会从铀原子核上切下几块,但他希望有些会粘上铀核生成更重的元素。尽管他尝试了所有的方法,但他只找到了56号元素钡。哈恩不明白钡从哪里来,也难以解释一个微小的粒子能怎样从铀原子核中撞击出一个钡大小的碎块。因此,他写信给迈特纳:“也许你可以给出一些奇妙的解释。”

迈特纳意识到,如果原子核像一滴**,向它发射一个粒子会使它摇晃和扭曲,在某些情况下会分裂成两个更小的液滴。在一系列的长途电话中,迈特纳建议哈恩进行一个简单的实验来证实这一理论。结果证明,迈特纳是正确的。她不仅正确地解释了哈恩的实验结果,还澄清了其他著名物理学家对于反常结果的误解。这个过程被称为裂变,这是一个里程碑式的发现,它让物理学家看到了原子能的潜力。

很多元素都有点不同寻常。与它们的兄弟相比,它们可能会有一些怪癖或者说有时候有点行为异常,但我们通常只是接受它们的怪癖,因为我们太熟悉它们的共性了。你离日常越远,事情就变得越奇怪。元素周期表中末端的元素当然是奇怪的,但它们的异常行为可能只是关于你面对怪异前的一份温和的自我介绍。

元素周期表中铀元素以后的区域被比作一张地图,岛屿代表稳定的元素,周围是不稳定的海洋。这些岛屿有些很大,有些比沙洲大不了多少,在波涛中偶露真容。元素猎人就像冒险家一样,希望冲上这些海岸来捕猎奇异的物种。

在很长一段时间里,元素猎人们能够很好地预测到他们在探索中可能发现的东西。元素周期表的排列说明了元素之间的趋势和共性,这一切的实质在于原子里的电子。原子的电子排列成壳层和亚壳层,这些壳层和亚壳层的形状和组织有严格的规则,这些规则决定了一个原子遇到另一个原子时的行为。最外层具有相同电子模式的元素将表现出类似的行为。例如,锡和铅有很多相似之处,因为这两种元素具有相似的最外层电子排列方式。

当114号元素鈇(flerovium)被发现时,很明显它应该放在113号元素旁边,铅的下面。这意味着它的行为应该有点像铅,但鈇——以著名元素猎人乔治·费廖洛夫命名——似乎不按规则行事,问题还是出在电子上。这些超重元素拥有如此多的电子,以至于它们的壳层已经膨胀到非常巨大,才能够容纳大量电子,这导致了各种各样的问题。它们没有把自己限制在井然有序的结构中,而是像一群不守规矩的暴民一样四处乱窜[1]。

第120号元素不太可能是这次冒险的终点,预计还会有更多的稳定岛有待探索。一些科学家认为,周期性的元素家族可以扩展到第172个成员,它们可能包括像刘易斯·卡罗尔[2]笔下的班德斯纳奇、吉布鸟或贾巴沃克一样奇怪的元素。就像卡罗尔笔下的十名船员,他们出发去寻找一种怪蛇一样,它可能有羽毛和尖牙,或者有胡须和利爪,元素猎人们也不太确定自己在寻找什么。可以肯定的是,这些元素就像蛇一样,不会以平常的方式被捕捉到。

[1] 超重元素的核电荷数非常大,导致内层电子必须以亚光速运转,进而影响最外层电子的行为,这叫作“相对论”效应。

[2] 《爱丽丝漫游仙境》的作者,贾巴沃克就是这部作品里的怪物,班德斯纳奇也在其中出现过。另外他还创作过诗歌《猎鲨记》《贾巴沃克》等,其中也有班德斯纳奇和吉布鸟这些怪异的生物。