【物理史中的十月】2006 年 10 月：宣佈確定發現原子序 118 新元素

2006 年 10 月：宣佈確定發現原子序 118 新元素

文｜蕭如珀、楊信男（臺灣大學物理學系）（譯自 APS News，2018 年 10 月）

上世紀初，物理學家發現了核蛻變的過程，即一個化學元素可經由核衰變而轉變成另一個元素。拉塞福（Ernest Rutherford，1871-1937，1908 年諾貝爾化學獎）和索迪（Frederick Soddy，1877-1956，1921 年諾貝爾化學獎）發現他們存放在實驗室的放射性釷自發地衰變成鐳，索迪隨即宣稱他們發現了蛻變。據說拉塞福馬上回答說：「哎呀，索迪！不要說它是蛻變，大家會一直認為我們是在搞煉金術。」

截至 1919 年，拉塞福成功地以此過程將氮轉變成氧，而於 1957 年，物理學家知道，較重的元素都在超新星最後的動盪中產生。當粒子加速器時代來臨時，物理學家知道可用加速器來產生更重的元素。

羅倫斯柏克萊國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）幫忙開闢了超重元素領域，在它的迴旋加速器中製造出鉳（Bk）、鉲（Cf）、鐒（Lr）、和 （Sg）。直至 1980 年代初期，位於德國達母斯塔特（Darmstadt, Germany）的重離子研究所（GSI）主導著元素的發現，製造出（Bh）、（Hs）、䥑（Mt），以及當時尚待命名的原子序 110、111 和 112 元素。在俄國杜布納（Dubna）的聯合原子核研究所（JINR），由奧加涅相（Yuri Oganessian）所領導的俄國科學家也不甘落後，於1998年製造出原子序 114 元素。至此，LBNL 的科學家急欲奪回他們的領導地位，深信他們可以用一種新型的氣體分離偵測設施，找到難以抓住的原子序 118 元素。

1999 年 4 月，LBNL的科學家花了 5 天，以氪核束轟擊鉛靶。碎片經過分離器，裡面的偵測器會記錄下每一次的能量、位置和時間。這些原始資料皆由LBNL的團隊成員，原先在GSI受訓的尼諾夫（Vitcor Ninov）處理。尼諾夫要找尋符合氪和鉛短暫熔合，產生 118 元素原子核的證據，結果尼諾夫不只找到 1 個，他找到了 3 個。兩星期後，他又找到另1個。於是團隊就將他們的結果發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）。

下一步是要在其他的迴旋加速器進行複製，以確認此發現。GSI 的科學家那年夏天試著做，卻複製不出相同的實驗結果；日本的理化學研究所（Riken Institute）也無法複製此結果。甚至當 LBNL 的科學家於 2000 年嘗試去重做他們自己的實驗時，也同樣做不出來。一個獨立的評審委員會將最可能的實驗錯誤來源去除掉，團隊也花了那一整年改進偵測器。

2001 年，他們再做一次，尼諾夫再一次宣稱他發現了原子序 118 元素衰變鏈的證據，然而團隊中卻沒有其他人可以在資料中找到此證據。第二個評審委員會也無法從 1999 年的原始資料中找到此證據。在此情形下，LBNL 向《物理評論快報》撤回此論文。當研究人員去檢視 2001 年資料的分析軟體紀錄檔案時，起先似乎有顯示衰變鏈，然而幾小時後記錄的第二個分析軟體卻不見此衰變鏈。早一點的紀錄已被做了更改，有人從別處剪下資料貼上去，並改了幾個數據。1999 年的紀錄同樣顯示在三個實驗報告中有一個做了類似的篡改。

LBNL 判定尼諾夫是最有可能的罪魁禍首，因為他負責將原始資料轉化成可讀的結果，且他的電腦帳戶被用來存取原始資料。尼諾夫激烈地否認任何犯行，但他還是被逐出實驗室。他以前的同事都對他的行事動機表示困惑，評審委員會同時還對團隊其他成員缺乏警覺性予以譴責。

在杜布納（Dubna）的聯合原子核研究所（JINR），由奧加涅相所率領的核物理學家，以及勞倫斯利物浦國家實驗室（LLNL）的同僚們繼續尋找 118 元素。之後他們在 2002 和 2005 年所做的實驗中，發現了 3 個衰變的信號。這一次不是由一個人負責資料分析，而是大家一起嚴格檢查所有的發現。終於在 2006 年 10 月 9 日，JINR 和 LLNL 正式宣布他們確定找到了難以捉住的元素。

起先給了此元素一個保留數字的名字「ununoctium」（拉丁文的 118），2016 年 11 月，國際純化學和應用化學聯合會正式命它為「oganesson」（Og，中文寫成气+奧，），這是以 Oganessian 命名。奧加涅相後來說：「對我來說，這是一種榮譽」，因為那主要是他在 LLNL 同事的建議。