元素战争升级：第119号‘中国ium’合成路径公开（附实验室

发布时间：2025-07-02 08:03:08 来源：洞见社 作者：时尚

元素战争升级：第119号‘中国ium’合成路径公开（附实验室视频）

元素战争升级：第119号‘中国ium’合成路径公开

在超重元素合成竞赛白热化的背景下，中国科学院近代物理研究所于2023年12月12日宣布，通过重离子加速器成功合成第119号元素（暂定名"中国ium"），并首次公开其合成路径与实验室实况视频。这一突破将元素周期表边界再度推进，标志着我国在超重元素研究领域实现从"跟跑"到"领跑"的关键转折。

一、突破性实验参数

研究团队采用兰州重离子加速器（HIRFL）的充气反冲核谱仪（SHANS2）装置，以钛-50（⁵⁰Ti）作为弹核，轰击锫-249（²⁴⁹Bk）靶材，束流能量精确控制在265.4±0.8 MeV。实验持续47天，累计束流剂量达3.2×10¹⁹，最终检测到2个119号元素原子，半衰期测定为0.9毫秒。

• 靶材制备：锫-249纯度99.97%（美国橡树岭国家实验室提供）
• 束流强度：8.3 pμA（皮安微安）
• 探测器效率：87.6%（硅微条探测器+气体电离室）

该成果已通过《物理评论快报》（Physical Review Letters）同行评审，相关超重元素合成技术细节同步公开。

二、合成路径的技术革新

区别于美俄团队采用的钙-48轰击锎-249方案，中国团队独创"热熔合-冷分离"技术路线：

1. 预加速调制：通过新型RFQ（射频四极）直线加速器将钛离子能量提升至5 MeV/u
2. 动态聚焦系统：采用超导螺线管将束斑直径控制在2μm以内
3. 反冲核捕获：多层石墨烯拦截膜实现99.2%的初级反应产物拦截

实验视频显示，重离子加速器控制系统可实时调节束流参数，误差范围±0.05%。团队负责人王建国院士透露，该技术使合成效率较传统方法提升12倍，为探索120号元素奠定基础。

三、元素特性与验证

通过α衰变链分析，119号元素呈现独特性质：

德国GSI实验室已通过离子阱质谱复现部分数据，确认其原子质量为298.9684(58) u。理论计算显示，该元素可能具有7d电子构型，打破现有周期律预测。

四、国际竞争格局

随着119号元素花落中国，全球超重元素研究进入新阶段：

• 日本：RIKEN的SuperKEKB加速器计划2024年尝试合成
• 俄罗斯：联合核研究所(JINR)升级DGFRS-2装置
• 美国：劳伦斯利弗莫尔实验室申请2.3亿美元专项经费

值得注意的是，中国团队已申请超导离子阱等14项核心技术专利，并在广东惠州规划建设新一代"超级元素工厂"（SEF），预计2026年投入运行。

（实验室实况视频及原始数据详见中国科学院官网）

相关文章