元素周期表中的元素数量有上限吗？

换句话说，元素可以有多重？

元素周期表看起来很完整并且几乎对称，但这并不意味着没有更多的元素可以添加。

图片来源：Sandbh，来自 Wikimedia Commons（CC BY-SA 4.0）

如果您查看当前版本的元素周期表，它看起来是完整的。从2010年开始，第七期已经全部填满，但第八期还没有开始。人们很容易想知道我们是否已经发现或创造了所有可能的元素。即使情况并非如此，人们可能会想知道未来是否存在某个最大值，超出该最大值就不可能创建更多元素。答案可能是否定的——但其中存在一些有趣的复杂情况。

首先，复习一点化学知识。元素由其原子核中的质子数定义。 6 个质子是碳，26 个质子是铁，92 个质子是铀。元素的原子序数等于其质子数。除氢之外的所有元素都需要一些中子来将质子结合在一起，但重要的是质子的数量。事实上，在大多数情况下，原子核要么是稳定的，要么是相当持久的，具有几种不同数量的中子，产生不同的元素同位素。例如，镍有五种稳定同位素。

元素周期表最初是根据天然存在的元素在化学上的相似性构建的，并填充到铀。意识到自然界中没有发现质子数超过 92 的元素后，科学家们开始尝试制造它们。

合成元素

我们现在已经制造出了 26 种这样的“超铀”元素。它们都不稳定。我们在自然界中找不到它们的原因并不是因为它们从未产生过；而是因为它们从未被生产过。几乎可以肯定，其中许多是由超新星和千新星形成的。然而，所有这些元素都具有足够的放射性，任何起源于地球之前的元素都早已衰变成其他元素。最近发生的事件产生的产量太有限，无法将可检测到的数量引入太阳系。

事实证明，生产第一个超铀元素相对容易。镎和钚是通过用轻核轰击铀而制成的，其中一些被捕获以产生更重的元素。生产足够的钚来制造原子弹可能是二战期间的一个重大挑战，但随着工艺的完善，事实证明，这对人类的福祉来说太容易了。这两种元素的半衰期长达数十万或数百万年，从地球诞生之初起，这两种元素都没有幸存下来，但一旦形成，就有足够的时间来研究它们的特性。

第七时期的下一个元素，镅和锔，仅在几年后就通过类似的过程制成，并且没有更大的困难。它们的半衰期较短，但仍然很容易积累任意一种元素的库存以供研究。从 20 世纪 40 年代末到 1960 年代，每隔几年就会推出新元素，稳步向前推进，甚至成为歌曲。

其中一些是通过用轻核轰击重元素而故意产生的，另一些是在核武器试验的放射性尘埃中发现的。

然而，随着第 7 周期走得越远，制造新元素就越困难，它们的半衰期也就越短，尽管这种模式并不完美。伦琴（原子序数 111）和达姆施塔特（原子序数 110）的同位素的寿命最长的同位素均以秒为单位，但伦琴的寿命比达姆施塔特更长，尽管更进一步。

一旦到达莫斯科 (115)，即使最长的半衰期也以毫秒为单位。我们无法真正研究它的化学成分，因为即使我们能够制造出很多它，在进行实验时所用的时间也所剩无几。 

尽管最新元素的名称和官方认可发生在 2015/2016 年，但自 2010 年田纳辛 (117) 诞生以来，尚未宣布任何新元素。 Oganesson (118) 比 Tennessine 更早产生，半衰期更短，不到一毫秒，并且只制造了少量原子。

那么，是这个吗？

可能不会。没有任何理论上的理由可以解释为什么较重元素不应该存在。表中的周期反映了由电子引起的元素化学性质，而不是原子核的物理性质，因此理论上没有什么可以阻止我们开始另一行。然而，考虑到制造最后几个元素有多困难，我们可以预期制造更多元素并在衰变之前观察它们会更加困难。没有像光速这样牢不可破的极限，但难度预计会不断增加。

情节扭曲——可能的稳定岛

50 多年前，物理学家提出，在原子序数 164 附近的某个地方可能存在一个“稳定岛”。最近，主要支持者之一是 Yuri Oganessia 博士，他的名字可能看起来相当熟悉，反映出重元素制造领域的同事们对他的尊重。

至少可以说，生产具有如此大核的元素仍然很困难。然而，如果我们能做到这一点，这个想法就会持续很长一段时间。

最近，这个想法得到了推动，因为像 33 Polyhmnia 和 Psyche 这样的小行星似乎非常密集，在 Polyhmnia 的例子中令人惊讶的是。这种表观密度很可能只是反映了测量误差——我们可能高估了质量并低估了它们的体积。

然而，一个更诱人的解释是，这些小行星是围绕拟议的不稳定岛附近的元素核心建造的。元素的密度并不完全随着原子序数的增加而增加，但一般来说，原子序数越高的元素密度越大，任何原子序数在 160 左右的东西都应该重得惊人。

如果由千新星的惊人力量铸造，这些元素将是永恒的，或者几乎是永恒的。少量物质可能已经进入我们的太阳系。在行星内部，它们会下沉到中心，并代表核心的一小部分，以至于无法检测到，但一个像样的肿块可以将小行星的平均密度提高到我们注意到一些奇怪的程度。

如果这是真的，并且我们可以将此类元素的样本返回地球，它可以成为制造原子序数为 170 的元素的基础。这些可能超出了稳定岛的范围，因此寿命非常短暂，但仍然可以非常短暂地生产。