元素

100 镄 纪念恩里科·费米的元素

本文作者:漂泊
镄是一种强放射性元素,它在氢弹爆炸的辐射落尘中被发现,为了纪念著名物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi),第100号元素被命名为Fermium(镄)。

镄的基本物理性质

分类 第ⅢB族▪锕系金属
原子序号原子量 100 (257)
电子配置 5f127s2
半衰期 100.5天 (257Fm)
发现者 A.Albert Ghiorso
主要的同位素 252Fm, 253Fm, 255Fm, 257Fm
用途例 暂无实际应用
前后的元素 锿-镄-钔

镄的发现

镄首先是在氢弹爆炸的辐射落尘中发现的。1952年11月1日第一颗氢弹“Ivy Mike”成功引爆,在对辐射落尘的初步检验后,科学家发现了一种钚的新的同位素(244Pu),据推测它只能通过238U吸收6颗中子,再进行两次β衰变才会形成。但当时主流的观点认为,重原子核吸收中子是非常罕见的,244Pu的发现意味着铀原子核也可能会吸收更多的中子,从而形成更重的元素。99号元素锿很快就在与爆炸云接触过的滤纸上被发现了。它是238U在捕获15颗中子并进行7次β衰变后形成的。锿元素的发现验证了研究人员的假说,同时也揭示了在核爆过程中还有可能产生其他重元素。

在核试验进行地点:埃内韦塔克环礁周围采集的受污染的珊瑚礁也被送到美国加州劳伦斯伯克利国家实验室进行研究。两个月后,Albert Ghiorso率领的研究人员发现分离的部分样本能放射高能量的α粒子(7.1 MeV),半衰期大约为1天。如此短的半衰期意味着其肯定源于某种锿同位素的β衰变,也就是说样本本身肯定含有第100号元素的某种同位素。很快研究人员便确认该同位素为255Fm。

为了纪念诺贝尔奖得主原子核物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)在原子弹制造方面的卓越贡献,该新元素被命名为Fermium。镄具有较重锕系元素的典型性质,放射性很强,毒性也同样很强。[1-4]

恩里科·费米 Enrico Fermi

Enrico Fermi是美籍意大利裔著名物理学家,美国芝加哥大学物理学教授,1938年诺贝尔物理学奖得主。

长期以来,人们认为元素周期表上最后一个元素是92号元素铀。1934年,当Fermi等人用中子轰击铀时,他们发现在这些铀的衰变产物中,有一种是原子序数为93的新元素。他们认为这是由于中子轰击铀核,使铀的原子量增加而形成的。Fermi等人关于93号新元素的实验报告发表后,由于当时缺乏一种对铀元素受到中子轰击后的产物进行精确的分离和分析的有效手段,这件事在各国科学家中引起了一场激烈而持续的争论。虽然Fermi未能解决这个谜团,但却意外地取得另一项重大发现:中子在到达被辐射物质之前,会和含氢物质中的氢原子核碰撞,导致其速度大大降低——这种降低了速度的“慢中子”,更容易引起被辐射物质的核反应。这正如速度太快的篮球容易从框上弹出去,速度慢的较容易进篮一样,使用慢中子轰击原子核的方法很快就被各国科学家采用。1938年11月10日,Fermi因其在认证由中子轰击所产生的新的放射性元素及在该研究过程中发现慢中子反应这两项杰出的工作而获得了诺贝尔物理学奖。

1942年,为了世界反法西斯战争的胜利,盟国决定抢在纳粹德国之前制造核武器,这就是著名的“曼哈顿计划”。Fermi参与并领导了“曼哈顿计划”,1942年12月,他领导的研究小组在芝加哥大学建立了人类第一台可控核反应堆(芝加哥一号堆,Chicago Pile-1),并成功进行了第一次由人类控制的链式反应,这为第一颗原子弹的成功爆炸奠定了基础,标志着人类从此迈入原子能时代,由于Fermi的杰出贡献,他也被誉为“原子能之父”。为纪念Fermi对核物理学的贡献,美国原子能委员会建立了“费米奖”,以表彰为和平利用核能作出贡献的各国科学家。

Fermi一生的最后几年主要从事高能物理的研究,也做出了许多杰出的贡献:他揭示宇宙线中原粒子的加速机制,研究了π介子、μ子和核子的相互作用,并提出宇宙线起源理论。他还与杨振宁合作,提出基本粒子的第一个复合模型。1952年,Fermi还发现了第一个强子共振──同位旋四重态。

Enrico Fermi是20世纪无可争议的最伟大的科学家之一,为了纪念他,第100号元素被命名为Fermium。 [5-7]

Enrico Fermi

参考文献

  • [1] Ghiorso, Albert (2003). “Einsteinium and Fermium”. Chemical and Engineering News. 81 (36): 174–175. doi:10.1021/cen-v081n036.p174.
  • [2] Ghiorso, A.; Thompson, S.; Higgins, G.; Seaborg, Glenn T.; Studier, M.; Fields, P.; Fried, S.; Diamond, H.; et al. (1955). “New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100”. Phys. Rev. 99 (3): 1048–1049. Bibcode:1955PhRv…99.1048G. doi:10.1103/PhysRev.99.1048.
  • [3] Silva, Robert J. (2006). “Fermium, Mendelevium, Nobelium, and Lawrencium”. In Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 3 (3rd ed.). Dordrecht: Springer. pp. 1621–1651. doi:10.1007/1-4020-3598-5_13. ISBN 978-1-4020-3555-5. Archived from the original on 17 July 2010.
  • [4] Ghiorso, A.; Thompson, S.; Higgins, G.; Seaborg, Glenn T.; Studier, M.; Fields, P.; Fried, S.; Diamond, H.; et al. (1955). “New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100”. Phys. Rev. 99 (3): 1048–1049. Bibcode:1955PhRv…99.1048G. doi:10.1103/PhysRev.99.1048.
  • [5] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1938/fermi/biographical/
  • [6] https://www.lib.uchicago.edu/projects/centcat/fac/facch26_01.html
  • [7] http://fermi.lib.uchicago.edu/

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