门捷列夫原子量对已知元素停止摆列，并留意到跟着原子量的增加，化学性量会周期性地反复呈现。我们如今晓得，化学性量取决于价电子的数量。每向原子核添加一个量子，价电子就会增加一个，曲到电子层被填满。虽然他不领会量子，但门捷列夫确实留意到了他的元素周期表中的空白。他准确地将那些空白解释为尚未发现的四种元素，以至可以预测它们的许多属性。
跟着时间的推移，那些元素中的三种被发现了：钪、镓和锗。但是仍然贫乏一种元素，就在钼和钌之间，我们发现它必具有43个量子的原子核。七十年来，化学家不断在寻找43号元素，但在天然界中无处可寻。但它最末被发现了，但不是在天然界中。
1937年，意大利物理学家Emilio Segrè得到了一些钼箔，那些钼箔曾是欧内斯特·劳伦斯新创造的盘旋加速器的一部门。箔在加速器中呈现放射性，Segrè 和他的Carlo PErrier可以证明，一些钼获得了量子转化为43号元素。他们以希腊语“艺术”一词定名新元素为Technetium，中文名为锝。它是一种银灰色金属，化学性量介于锰和钌之间，元素周期表中位于锰之下和钌之上。
那么，当所有其他元素都能够在天然界中找到时，为什么我们必需人工消费锝呢？现实上锝也能够在天然界中产生，它是在超新星爆炸中构成的。但锝十分不不变，以致于本地球从死星的碎屑中得到质料时，所有的锝早已消逝。
元素可能不不变的设法的一个更常见的术语是放射性，我们倾向于将其与铀和钚等十分重的元素联络起来。但现实上元素周期表上的任何元素都可能不不变。更准确地说，元素周期表上的每个元素都有不不变的同位素。“同位素”是指具有差别中子数量的统一元素的差别版本。
例如，一个碳原子的原子核中有6个量子。碳-12有6个中子，它十分不变。而碳-14有8个中子，它十分不不变，它有一个多余的中子在放出电子和中微子后改变成量子，从而将其改变为氮。每种元素都有不不变的同位素，有些元素只要不不变的同位素，较大的原子序数往往会产生较少的不变同位素和较短的半衰期。具有超越118个量子的元素衰变得如斯之快，以致于我们从未在尝试室中检测。
事实上，不变性取决于原子核中量子和中子之间的平衡。你可能会认为，颠末一个半世纪的核物理学思虑，我们已经弄清晰了所有那些规则。但现实上原子核的动力学是如斯复杂，以致于需要复杂的计算机建模才气理解，然而许多谜团仍然存在。
原子核是极端力量处于微妙平衡的处所。一方面，我们有电磁力试图将所有带正电的量子分隔，而且因为量子的间隔很近，所以那种排挤力很大。另一方面，我们有更强大的核力将核子聚集在一路，它涉及在核子之间发送虚夸克包——介子。但重要的是要晓得强力是短程效应，若是原子核变得太大，强力就无法将其连结在一路，各类类型的核衰变就不成制止。
强力固然很强大，但在实正起感化的短短间隔内，力量却没有太大的变革。然而，两个电荷越接近，电磁力就会越强。那意味着若是量子靠得太近，电磁力能够压服强力，那是毁坏原子核不变性的另一种体例。那就是中子起感化的原因，它们有助于离隔量子，从而使强力强于电磁力。
关于较小的原子核（原子序数最多为 20），量子和中子的平均散布凡是是最不变的。但关于较重的元素，需要越来越多的中子来供给缓冲，到达1.5或更高的中子与量子比。但那只是不变性理论的一部门，它没有解释为什么单个中子的差别可能意味着不变性的庞大差别，它也没有解释为什么锝没有不变同位素。
要理解那一点，我们必需超越将原子核暗示为一团紊乱的量子和中子的设法。我们必需将那些核子视为具有能级，就像电子一样。高中化学课上讲过的：若是一个电子壳层有八个电子，它就是不变的。类似的，有一些能够完成核壳的幻数，中子是2、8、20、28、50、82、126，量子是 2、8、20、28、50、82、114。原子核越接近那些数字，它就越不变。
那些幻数都是偶数，那是因为核子按照它们的量子自旋配对，向上自旋和向下自旋招致净零自旋。那种自旋耦合意味着，即便量子或中子的数量不是幻数的，原子核仍然倾向于拥有偶数个量子，或者偶数个量子加中子。拥有未抵消自旋的量子或中子似乎倒霉于不变性。
那那能否能够解释锝的不不变性？当然，我们能够看出43不是量子的幻数，但是它附近的奇数元素，如47个量子的银，具有十分不变的同位素。即便给 锝一个特定的中子数使它核子数为偶数也不济于事，例如，锝-96会在不到一小时内衰变。所以除了中子填充、核壳填充和自旋耦合之外，似乎还有更多奥秘的力量在起感化。
事实证明，没有一套简单的原则能够确定核不变性。有太多因素在起感化，处理那个问题的独一办法就是模仿原子核。我们利用密度泛函理论等计算手艺在那方面获得了一些显着的胜利。那些模子仍然不完美，但它们做出了良多我们已经历证过的预测，还有一些我们还没有验证过的预测，例如不变岛。
当我们将尝试数据与我们的模仿相连系时，我们能够造做如许的图表，在那里我们能够看到那些幻数。量子数为幻数的元素具有更不变的同位素，而中子数接近幻数的元素往往有更多的同位素。形式呈现了，但并没有为我们供给产生不变核所需前提的明晰规则。
那么，能否还有元素周期表上没有的元素呢？我们的计算表白，当前元素周期表之外的量子和中子可能有更多的幻数，我们的计算机模仿也同意那个概念。我们不确定那些幻数是几，但显然它们在中子184和量子126附近，它们的半衰期可能为数百万年。
来源：万象经历
编纂：深浅
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