第584章 、山寨也是一门技术活(中)(4 / 5)
和锎在地球上有极微量存在外,其它都是至今在地球上未能被发现的元素,只能通过人为创造条件来发现或者说制造它们。
那么,人类要如何制造一种自然界不存在的新元素呢?首先得精心选择两种元素,其原子数总和要和新元素的原子数相当。然后把它们放进粒子加速器。让它们的原子核相互以一个非常高的速度加速撞击。其中有些就被撞得粉碎了,但也会有些粒子会黏在一起,“合成”为一个新的核。这就是一个新元素的诞生。
以德国重离子研究中心gsi的合成112号元素()的实验为例,科学家把原子序数为30的锌原子设法变成离子,让它们成束,然后把它们注入gsi的120米长的粒子加速器内,沿直线方向加速到差不多接近“1/10光速”的速度,直接撞击在原子序数为82的铅制成薄靶上。两个原子高速碰撞的结果是多数都被粉碎了,但还有少量融合在一起形成新的原子,那就是原子序数为30+82=112的112号元素。
依靠这种生产新元素的方法,科学家们终于在2015年底,填满了从1到118的元素周期表序列全部空格,目前正雄心勃勃地试图合成后面那些更重的新元素——看上去似乎一切都不成问题了,但麻烦的是,你知道一台能够合成新元素的大型回旋粒子加速器,其造价高达多少个亿的美金吗?
人类历史上最早的第一台回旋粒子加速器,其的直径只有十二厘米,小到可以用手提起来。要制造这样的机器,需要一根被抽成真空的电子束管,磁铁可以被用来弯曲带电粒子束,射频振荡器或射频共振腔则是用来加速粒子。但问题是,这样小的加速器无法让粒子达到足够的速度,远远不足以生产出新元素。
目前各国科研机构使用的回旋粒子加速器,通常都是大型和巨型的,其成本至少相当于修建一座教堂。举例而言,欧洲大型强子对撞机是现在世界上规模最大、能量最高的回旋粒子加速器,位于法国和瑞士的边境,英文名称为lhc。它是一个圆形加速器,深埋于地下100米,其环状隧道全长二十七公里,因此走完全程要花4个多小时。而配套的各种试验仪器,也是轻则数千吨,重则上万吨,全部金属用量加起来超过一艘大和号战列舰。如果置身其中,简直会让人联想起科幻片中的星舰引擎。
这么一个大家伙,其造价自然不菲,光是全部的建设成本就高达一百多亿美元,而每年的维护运行费用,也在十亿美元以上。开动起来的耗电量更是堪比一座城市!瑞士日内瓦大区百分之十以上