1952年11月1日，一個(ge) 名為(wei) “Ivy Mike”的熱核裝置在太平洋的Elugelab島上被引爆，這是曆史上首個(ge) 氫彈爆炸試驗，它所釋放的能量是利用核裂變的原子彈的4倍。

1952年11月1日，Ivy Mike核試驗爆炸。| 圖片來源：The Official CTBTO Photostream/Wikimedia

從(cong) 這枚氫彈爆炸後留下的放射性塵埃中，科學家發現了一種未知的元素，那便是元素周期表中的第99號元素。為(wei) 了紀念愛因斯坦對核聚變和裂變等理論所作出的巨大貢獻，研究團隊將其命名為(wei) ——鎄（Einsteinium, Es）。

這是一種非常稀有的元素，在地球的自然環境中，這種元素並不存在，隻能通過特定的核反應堆才能以極其微小的量產(chan) 生。當時，在Ivy Mike所殘留的“化學碎片”中，科學家隻發現了大約200個(ge) 這樣的原子。直到1961年，科學家才得以在實驗室中合成了第99號元素。

鎄有著極強的放射性，因此研究人員在研究這種元素時，必須時刻佩戴防護裝備。不僅(jin) 如此，它還會(hui) 迅速衰變，並且難以從(cong) 其他元素中分離，所以研究鎄元素是一件極具挑戰的事情。幾十年來，物理學家對鎄的化學特性幾乎一無所知。

約300毫克鎄。| 圖片來源：Public Domain

直到最近，美國勞倫(lun) 斯伯克利國家實驗室的研究人員成功的製造出了足量的鎄，然後對其進行一係列的基本測試。研究結果刊登在了近期的《自然》雜誌上，標誌著實驗化學和基礎科學上的一個(ge) 重大突破。

第99號元素鎄（Es）屬於(yu) 元素周期表中的錒係元素。

在元素周期表中，鎄被排列在錒係元素一列。與(yu) 錒係元素中的其他元素一樣，鎄也需要通過用中子和質子轟擊目標元素以產(chan) 生更重的元素而形成。

鎄有許多同位素，它們(men) 的共同特點是幾乎都有著非常短的半衰期。以常見形式鎄-253為(wei) 例，它的半衰期就隻有20天，這意味著，每20天之後，鎄的量就會(hui) 衰變到隻剩一半。幾個(ge) 月後，原本就數量微量的鎄就會(hui) 幾近消失。

以愛因斯坦命名的第99號元素：鎄（Es）。

在新的研究中，研究人員使用橡樹嶺國家實驗室的一個(ge) 核反應堆來對鎄進行製備，那是世界上少數幾個(ge) 可以製造鎄的地方之一。不過，這個(ge) 核反應堆的原本實驗目標是製造另一種元素——鐦（Californium, Cf），鎄隻是作為(wei) 副產(chan) 物出現，因此產(chan) 生的量非常少。

除了量少之外，從(cong) 鐦中分離出純鎄樣品也是一件非常具有挑戰性的任務，因為(wei) 這兩(liang) 種元素之間存在一定的相似性，這又更進一步地減少了研究人員最終能夠得到的鎄。

然而，盡管困難重重，研究人員最終得到了200納克（1納克=10⁻⁹克）的鎄-254，這是鎄元素中最穩定的同位素之一，其半衰期約為(wei) 275.5天，它會(hui) 分解成錇-250，釋放出具有高度破壞性的伽馬輻射。研究人員可以通過觀察由如此微量的鎄-254所發出的放射性信號，來分辨這種罕見的元素。

對於(yu) 這項研究來說，艱難的部分還遠沒有結束。除了得到足以進行實驗的鎄之外，研究人員還需要解決(jue) 的一個(ge) 難題是找到一個(ge) 合適的地方來存放它。他們(men) 設計了一種特殊的樣品存放支架用來存放鎄-254，以保護進行實驗的科學家免受輻射的傷(shang) 害。

在解決(jue) 了種種難題後，研究人員需要做的就是爭(zheng) 分奪秒地對日漸衰變的鎄進行研究，因為(wei) 每過去一個(ge) 月，他們(men) 就會(hui) 失去7.2%的鎄。從(cong) 事這項研究的科學家其實早已習(xi) 慣處理半衰期較短的元素，然而這項研究在開始之時趕上了COVID-19的爆發，這使得他們(men) 失去了許多寶貴的時間，無法完成計劃中的所有實驗。

盡管如此，研究仍然得到了可喜的結果。他們(men) 測量了鎄的鍵距（兩(liang) 個(ge) 鍵合的原子之間的平均距離），這是一個(ge) 基本的化學性質，它能幫助科學家預測鎄如何與(yu) 其他元素相互作用。他們(men) 發現，鎄的鍵長與(yu) 錒係元素的總體(ti) 趨勢相反——這是一個(ge) 曾被理論預測過的性質，但是從(cong) 未被實驗證明過。

此外，與(yu) 錒係的其他元素相比，鎄在光照下的發光方式也有所不同。研究人員表示，這是一種前所未有的物理現象，需要進一步的實驗才能確定背後的原因。

至關(guan) 重要的是，研究人員還設法測量了鎄的價(jia) 態，即原子上的電荷。這是一個(ge) 在化學中非常重要的參量，它決(jue) 定了構成宇宙的原子的形狀和大小。鎄恰好位於(yu) 元素周期表的一個(ge) 模棱兩(liang) 可位置，所以確定它的原子價(jia) 將有助於(yu) 我們(men) 更好地理解元素周期表應該如何排列。

對化學家來說，這是一項帶來希望的研究，它開創了新的領域，為(wei) 在非常微小的量上進行化學研究奠定了基礎。它意味著，未來，化學家可以利用相同的方法對其他的重元素進行研究，從(cong) 而揭示出更多構成了這個(ge) 世界的化學物質。

此外，這項研究還將使得鎄元素的創造變得更加容易。未來，製造出的鎄或將被用作為(wei) 一個(ge) 目標元素，進而創造出其他更重的元素，包括一些未被發現的元素，比如假想中的119號元素。一些化學家的終極目標之一就是發現半衰期僅(jin) 為(wei) 幾分鍾或者幾天的“假想”超重元素，而這項研究將有可能讓化學家們(men) 離這個(ge) 目標更進一步。



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