科学家在发现/合成新元素时遇到了哪些困难？
2019-02-28 由于理论推测最大的原子量不得超过 210，可以看出元素表里大部分放射性元素的核子数都是从 210 开始，列如钋  _{84}^{210}Po ，镭  _{88}^{226}Ra  等。此时的放射性元素不再有稳定性，它们的原子核会随机抛出一个高能的 α 粒子，衰变成更小的原子核。当然，210 只是个参考值，像是锝 _{43}^{98}Te 和钷 _{61}^{145}Pm 主要的同位素就具有放射性。 目前实验合成原子序最大的元素可能是第七周期的最后一个元素 _{118}^{294}Og ，而若发现了原子序更大的元素则将被置于第八周期。根据 Glenn Theodore Seaborg 于 1969 年提出的扩展元素周期表，在第八周期以后的周期中，将会有 g 区元素的出现，即有部份的元素会存在有 g 轨域的电子，然而第八周期以后的元素都尚未能被合成或发现，所以此理论迄今未能被验证。 检视周期表的元素可以发现：低原子序的原子其质子数与中子数约相同，例如：He、C、N、O …等；但是当原子序逐渐增加时，中子数也会逐渐增加。如果一个原子核的质子数和中子数不相同，那么该原子核很容易发生放射性衰变到一个更低的能级，并且使得质子数和中子数更加相近。因此，质子数和中子数相同或很相近的原子更加不容易衰变。然而，当原子序逐渐增加时，因为质子之间的排斥力增强，需要更多的中子来平衡质子间的电磁作用力，所以周期表最后发现的那些元素都是在不稳定的状态下。 为何理论会推论最大的原子量不得超过 210 呢？根据目前的标准模型，中子和质子都由更小的夸克（quark）组成，其中，质子由 2 个上夸克和 1 个下夸克组成，中子由 1 个上夸克和 2 个下夸克组成。我们常说元电荷是不可分割的电荷单位量，但每个上夸克携带 +2/3 的元电荷，而下夸克携带 -1/3 的元电荷——这才使中子不带电（+2/3+(-1/3*2)=0），而质子带有1单位正电荷（+2/3*2+(-1/3)=1）。 不過，夸克就算正电荷少一些，但它们距离更近，静电斥力更大，却牢不可破地聚合起来，以至于我们从未观测到游离的夸克——这是因为夸克不仅携带电荷，还携带了”色荷”（color charge），被比电磁力更强大的强核力约束着。就像电荷分正负，物体在电磁力的作用下总倾向于电平衡，缔结成无电荷的整体；色荷分红绿蓝三种，夸克在强核力的作用下倾向于“色平衡”，缔结成无色荷的整体。而且强核力比电磁力强大得多，所以夸克们不得不先在更小的尺度上缔结成无色荷的整体，也就是中子和质子，再到大得多的尺度上构成无电荷的整体，也就是与电子结合成原子。 色平衡实际上主要负责将夸克禁闭在中子和质子内部，但中子和质子并无色荷，为何还能组成原子核呢？這是因为中子和质子虽然不是均匀的实体，其中也存在着涨落的虚夸克，形成了转瞬及时的介子（misoton），这些介子将利用随机溢出的强核力将中子和质子粘住，也就形成了各种原子核。介子提供的残余核力虽然比电磁力强，但只要超过了 1 飞米就会迅速衰减，而当核子数超过 210，原子核的直径就会逼近这个上限，质子们蠢蠢欲动，开始随机逃逸。 所以，才会说不可能存在原子量特别大的原子。至于原子量较大的原子会有什么特性？这类都可以称为“放射性元素”，是能够自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线（如 α 射线、β 射线、γ 射线等），同时释放出能量，最终衰变形成稳定的元素而停止放射的元素。