上元素周期表得举手表决？四种新元素“上表”引争议

　　文章来源：中国科学报

　　2016年5月，瑞典南部小镇Bakaskog Castle本该一片欢乐。在诺贝尔基金会的赞助下，一些物理学家和化学家聚集在此，召开了一场特别的讨论会，为科学家评估核科学极限的全球努力提供机会，同时庆祝4种新元素在几个月前加入元素周期表。这些元素的正式名称计划在几天内正式宣布。对于发现它们的科学家和国家而言，这是一份巨大的荣誉。

　　虽然很多与会专家都为核科学的进展，以及这些进展所带来的大新闻激动不已，但也有相当数量的科学家感到担忧。他们担心评估新元素发现真实与否的流程有缺陷，另外也忧虑对新发现元素进行的评审不达标。一些人认为目前的证据并不足以为最具争议的两种元素——115号和117号元素进行正名。元素周期表的科学可信度岌岌可危。

　　在会议的最后，一位科学家提出通过举手表决来决定是否要按计划公布这些新元素的名称。这暴露出了众人忧虑的程度之深。多数科学家支持延迟宣布新元素的名称，美国俄勒冈州立大学的核化学家Walter Loveland说。

　　这一结果令领导发现了其中3种新元素的几位俄罗斯科学家感到极其不满。“他们一跺脚，径直离开了，我从未在学术会议上见过这样的事情。”Loveland说。

　　4位新成员

　　尽管顾虑重重，但是新元素的正式名称还是很快对外公布了。Nihonium（原子序数113）、moscovium（原子序数115）、tennessine（原子序数117）和oganesson（原子序数118）作为元素周期表的永久成员加入了此前发现的114种元素的大家庭。

　　在门捷列夫梦见元素的有序表格约150年后的今天，元素周期表的第七行正式补充完毕。

　　然而这一系列围绕新元素正式命名所发生的事情使得一些研究者忧心忡忡。瑞典隆德大学的核物理学家ClaesFahlander认为实验结果终将证实moscovium和tennessine的发现。尽管如此，他坚称现在承认这些新元素的发现还为时过早。“作为科学家，我们不会盲信，我们要见到证据。”他说。

　　当全世界准备在2019年庆祝化学元素周期表国际年时，围绕这4种新元素的争论推动了未来新元素鉴定流程的改革。同时，这也为它们投下了不确定性的阴云——元素周期表的监管机构有可能对最新发现的元素进行重新审核。

　　这些争议部分源于一些化学家和物理学家之间的不和——究竟谁才是元素周期表最正统的监护人。从历史上看，化学家一直担任着这一职责，因为几百年来，他们利用化学方法发现了自然存在的各种元素。

　　然而，在过去的几十年里，核物理学家领导了对新元素的探索——通过在标靶中打入原子核从而人工合成新元素。仅仅是造出这些超重元素的一个原子就可能花数年时间——这些超重元素以极其不稳定性而著称，有些在远不足一秒的时间内就通过放射性衰变分裂掉了。

　　随着研究团队争相创造下一个元素，为这些新发现提供确切证明却变得越来越难。

　　手足之争

　　核准或否决新元素的工作由两个姐妹组织负责：国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）和国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）。

　　自1999年以来，这两个组织一直依靠一个特别专家小组，即联合工作组（JWP）进行评估判断。该小组由美国卡内基·梅隆大学的退休教授、核化学家PaulKarol领导。工作组通过定期重建审核有关发现新元素的声明。最近一次重建发生在2012年，由Karol和另外4名物理学家组成，之后在2016年解散。

　　当时，JWP将发现115号、117号和118号元素的荣誉归于俄罗斯杜布纳联合原子核研究所资深核物理学家Yuri Oganessian所领导的俄美联合团队，将113号元素的发现归功于日本理化学研究所。

　　这一审核决定于2015年12月30日对外公布，与此同时，IUPAC迅速召开了一场新闻发布会，宣布发现4种新元素。实际上，他们这样做的时候，IUPAC执行委员会还没有批复JWP的结论，因此这违反了该联合会的公开规章；执委会过了1个月才予以批复。

　　更富有争议性的是，时任IUPAP主席的澳大利亚墨尔本大学教授BruceMcKellar指出，JWP的决定根本没有呈报给当时正等着看结果的IUPAP。

　　瑞典隆德大学物理学家、前IUPAP主席CeciliaJarlskog称，多年以来，IUPAC不公平地主导了核实新元素发现的流程。Karol在接受媒体记者采访时曾表示，在准备JWP的报告时，他几乎只和IUPAC联络。在2016年的瑞典会议上，Jarlskog明确表达了不满，指责IUPAC试图单独宣布新元素，抢占风头。

　　这次，JWP关于115号和117号元素的审核也招来了批评，使物理学界和化学界之间的关系变得更紧张。声称发现了这两种元素的团队称，115号和117 号元素的放射性衰变链可以匹配，这可以作为证据支持新元素的发现，JWP认可了这一结论。

　　但是这种被称为“交叉轰击”的方法在分析奇数号元素时是出了名的不可靠。Fahlander及其合作者报告称，对于115号和117号元素而言，此类匹配不太可能存在——这一担忧在2015年2月就引起了JWP的注意。

　　当时的专家组成员、加拿大曼尼托巴大学核物理学家Robert Barber说，虽然他和同事们对交叉轰击方法“深感担忧”，但除此之外并无其他可用的证据。Loveland也支持工作组的整体结论，他认为即使最近这一届工作组弄错了部分细节，但历史表明工作组的结论不太可能被推翻。

　　俄罗斯杜布纳研究所核物理学家Vladimir Utyonkov也对工作组的工作感到不满。虽然他不认同隆德大学团队对交叉轰击的看法，而且相信俄美团队的发现十分可靠，但是他坚持认为专家组缺乏“高水平的”重元素合成人才。

　　评审难题

　　尽管存在种种顾虑，IUPAC和IUPAP依然决定在2016年6月宣布了4种新元素的名称。McKellar承认他原本对此做法有所疑虑，但是他所咨询的大部分物理学家和化学家都告诉他，JWP的整体结论多半是可信的。

　　时任IUPAC无机化学部主席Jan Reedijk称，当初之所以一早就公布消息，一方面是为了防止消息泄露，另一方面也是为了满足发现这些元素的实验室的要求，他们急切希望公布消息。

　　因此，在JWP的调查报告通过了同行评议并被IUPAC的学术期刊《纯粹与应用化学》接收之后，他很快就代表他所属的分部在2015年12月批准了这份调查报告。“我注意到报告已经走完了适当的同行评议流程，所以我在不到1个小时的时间内就给出了 ‘同意’。”他说。

　　然而，人们现在并不清楚评审过程是否真正独立。根据IUPAC执行总监LynnSoby所说，JWP的工作结果在对外公布之前经过了两轮评审。在第一轮中，工作组的调查报告被送到若干实验室，主要是参与了新元素发现的实验室，另外还送给了其中一个实验室所推荐的一名审稿人。在第二轮中，这份调查报告被送给IUPAC的术语、命名及符号委员会的成员们做进一步审核。

　　Soby说该委员会的任务是检查用词和格式上的错误，因此为工作组报告提供学术细节审查的责任实际上落到了发现新元素的实验室。Soby称这一做法是妥当的，因为这些实验室成员就是该领域的专家。

　　然而其中一名研究人员Utyonkov为IUPAC招募了另外15名独立专家进行学术评审。Utyonkov以为他和另外两位来自杜布纳研究所的同事只是被要求检查报告里提到的事实和数字。

　　为了打消人们的担忧，两个联合会一致通过了新的元素评审程序。根据5月份发布的修订版规范，在共同发布JWP的结论之前，IUPAC和IUPAP的主席将各自拥有审核工作组报告的机会。在具体实施上，除了《纯粹与应用化学》的评审，两个联合会还要展开独立的同行评议。

　　McKellar认为这些变化将会产生积极的影响。“两个联合会在合作修订新规范的过程中建立了相当程度的互信。”他说。

　　但这些改变不足以让Jarlskog等批评人士满意。“我单纯地认为这些新规则不会改变什么。”她说。

　　（鲁亦编译）