九、超重核稳定岛及其攻坚战

（一）超重元素（superheavy elements）

根据核理论预言可能存在的原子序数大于 110 的化学元素。相对应的原

子核称为超重核。自从 1940 年人工合成 93 号元素镎和 94 号元素钚以来，元素周期表就开始“延长”。随着超钚元素的陆续合成，元素周期表究竟能延长到哪里的问题很自然地就提到了人们的面前，为了回答这个问题，在 1966 年前后，核理论工作者根据原子核的壳层模型理论提出了关于超重元素存在的预言。

预言的提出 20 世纪 20 年代末发展起来的原子核壳层模型理论解释了周期表中具有 2、8、20、28、50、82 和 126 等幻数的核的丰度较大和特别稳定等实验结果。1948 年以来，美国物理学家 M·G·迈尔（Mayer）等强调了质子数 Z 或中子数 N 为幻数的原子核的特别稳定性。1959 年丹麦物理学家S·G·尼尔松（Nilsson）等将尼尔松单粒子能级图外推到 Z=126，显示出 Z=114的壳层效应。1960 年前后瑞典物理学家 S·A·E·约翰松（Johansson）在普遍液滴模型基础上，利用尼尔松轨道作了壳修正；他的计算证明，在 N=184 附近可能存在寿命足够长的核。1965—1966 年迈尔等推广了液滴模型公式， 并在核近似为球形时加以壳修正，从半经验质量公式出发，预言超重核稳定岛的存在。裂变势垒高达几兆电子伏。苏联物理学家 B·M·斯特鲁宾斯基发展了壳修正法，提出 Z=114 为质子幻数。1969 年尼尔松等全面系统地进行了计算和讨论，得出了 Z=114、N=184 的核 298114 为双幻数核，围绕它可能存在一个由成百个超重核组成的稳定岛，其中寿命最长的可达 108 年。

1972 年核物理学家 E·O·菲塞特等预测最稳定的超重核自发裂变半衰期可达 1015 年。1976 年丹麦核物理学家 J·朗德鲁普等又进一步修正计算模型， 预测最稳定的超重核自发裂变或α衰变半衰期约为 1 年。可见根据不同模型计算出来的超重核半衰期能相差几十个数量级，1977 年美国核物理学家J·R·尼克斯等估计，由于计算采用单粒子能级图以及计算模型等元素，使超重核自发裂变半衰期预测值的不确定因子达 10±7～10±10。1986 年联邦德国核化学家 P·默勒等引进他们提出的壳修正，应用一个半经验关系式计算超重核的自发裂变或α衰变的半衰期仅为 1 秒～2 秒，这一结果使得寻找超重元素的研究面临着十分困难的局面。