化学元素の周期表は、化学に秩序を与えて以来、現代科学の最も並外れた概念の 1 つを表しています。この有名な表は、1869 年にロシアのメンデレーエフによって著書『化学の原理』で発表されました。彼はそれまで知られていた60の元素を分類し、さらに未知の10の元素の存在を予測し、さらには未発見の元素のいくつかの特徴を予測しました。彼によって予測された要素が発見され始めるまで、誰も彼のテーブルに特別な注意を払うことはありませんでした。
長年にわたり、メンデレーエフのシステムは、新しい元素 (いわゆる希ガス) の列全体の発見、または化学的特性により互いに非常によく似た元素グループ (当初は希ガスと呼ばれていた) の出現によって完成しました。地球とそれは最終的に別のグループを形成し、ランタニドというシビュラ名で洗礼を受けました。その後、アクチニドとして知られる別の同様のものが導入されました。現在、ロシア人、ドイツ人、アメリカ人が競う新要素の「建設」レースのおかげで、118 が知られています。
化学元素はどのように「作られる」のでしょうか？
1932 年に中性子（原子核の一部であり電荷を持たない粒子）が発見されたことで、新元素の合成に新たな段階が開かれました。中性子は電荷を持たないため、自由に原子核に入り、原子核に変化を引き起こすことができます。この可能性は 1934 年にイタリアの物理学者エンリコ フェルミによって調査されました。その直後、ベルリンで物理学者のリーゼ マイトナーは化学者のオットーとストラスマンとともに超ウラン元素の探索を開始し、ウランに対して中性子を発射しました。しかし、彼らが達成したのは別のもの、核分裂でした。
最初の人工元素であるテクネチウムは、粒子を加速するように設計された機械であるサイクロトロンの構築のおかげで 1937 年に入手されました。新しい原子核の探索において、バークレー大学の科学者たちは 1940 年にネプツニウムの合成に成功しました。同年、グレン・シーボーグもバークレーで、重水素と呼ばれる水素の一種の原子核をウランに衝突させ、元素94番のプルトニウムを生成した。
新元素の系統的な探索が行われたにもかかわらず、次の2つ、アインスタイニウムとフェルミウムは、1952年に米国が太平洋で爆発させた実験用水爆「マイク」の爆発の残骸の中から予期せず発見された。その地域上空を飛行した飛行機のエアフィルターに蓄積された粉塵サンプルから、新たな元素が発見された。
しかし、原子核内により多くの中性子と陽子を含む、ますます重い元素を取得し続けるためには、新しい機械、つまり線形加速器を設計する必要がありました。しかし、これらはカリフォルニア大学バークレー校とドゥブナ（ロシア）の国連核研究所の2つの研究室でしか発見されなかった。この状況は、ドイツ軍が現場に突入したときに変わりました。
周期表競争
1969 年 12 月、重イオン研究所(GSI) がドイツのダルムシュタットに開設されました。 1975 年に超重イオン加速器 UNILAC (Universal Linear Accelerator) が設置されました。これは、ウランを含むあらゆる種類のイオンの加速が可能となったこのクラスの最初の装置でした。この技術は、見かけ上は単純です。2 つの原子核が結合されて、電荷が追加された新しい原子核が作成されます。これがバークレーで元素 101、メンデレビウムがどのようにして得られたかです。
しかし、単純そうに見えたことが複雑になってしまいました。要素 101 から 102 までには 11 年かかりました。技術的な困難は非常に大きく、さらに、形成される 10 億個の原子核のうち 1 個だけが生き残るという事実もありました。そしてもちろん、取得したものが新しいことを証明する必要があります。
最後の 2 つの元素、116 (リバモリウム、Lv) と 118 (オガネソン、Og) は、カリフォルニア大学およびオレゴン大学と協力してローレンス バークレー研究所で取得されました。クリプトンイオンのビームを加速して鉛のターゲットに衝突させるという11日間の作業の後、118の3つの原子核が特定され、この元素は1ミリ秒未満で116に崩壊した。
検索が複雑になる
これらの新元素は寿命が非常に短いため、核物理学者以外には今のところほとんど関心がありません。なぜなら、これらの超重原子の挙動を研究することは核の安定性の問題を理解するのに役立つからです。この用途以外にも、新しい元素の探索にも魅力的な目標があります。最後の要素は不安定であるにもかかわらず、おそらく次の要素は非常に安定していることが判明し、崩壊しない、または少なくともそれほど早く崩壊しないと考えられています。安定の島については、元素 114 (フレロビウム)、そしておそらくは 113 (ニホニウム) で始まる必要があるという話があります。夢は、新しい物質を製造できるような安定性になることですが、地球の底で最もよく知られている元素 105 (ドブニウム) から数千万個の原子が製造されることを考えると、それは非常に遠いことのように思えます。テーブルの重さはわずか10億分の1マイクログラムです。