加州伯克利——4月27日下午2点47分，劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)一台与原子加速器相连的计算机记录到一个光点，紧接着又出现了三个光点。LBNL超重元素团队负责人Jacklyn Gates很快发现，这些光点——原子撞击探测器的目标后发出的信号——代表了116号元素的一个原子衰变成子产物的证据。2000年，俄罗斯的科学家通过将一束钙原子撞击到一个由锔（curium）制成的靶上，首次创造出了116号元素鉝，这是自然界已知的第三重原子。劳伦斯伯克利国家实验室使用了另一种竞争性方法——一束钛原子和一个钚靶，为实验室寻找120号元素奠定了基础。
本周Nuclear Structure 2024会议上劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)宣布了这个信息——构建了116号鉝元素单原子，几周后又构建的另一个），并在提交给《Physical Review Letters》的一篇论文中进行了详细介绍。密歇根州立大学稀有同位素束研究中心的首席科学家Witold Nazarewicz说，这两个原子本身代表了一个“非常令人兴奋的结果”，也表明，LBNL又回到了扩展元素周期表的全球探索中。“美国重返这场竞赛真的很重要，因为超重元素在科学上非常重要。”
从1936年到1976年，LBNL使用原子加速器发现了16种元素，从43号元素(锝)到106号元素(𬭳，seaborgium)。但在随后的几十年里，超重研究的轴心转移到了德国、日本和俄罗斯的机构，这些机构共同发现了最后12种元素。
这些元素通过展示原子核在分裂之前可以同时存在多少质子和中子来测试核理论的极限。由于这些原子的内壳层中的电子被大量带相反电荷的质子紧紧地拉着，它们以接近光速的速度旋转，扭曲了原子核的形状。物理学家渴望捕捉细节，部分是为了了解超重物质是否可以在太空中形成，例如在中子星对的爆炸性合并中。
原则上，合成超重元素很简单。研究人员将一种较轻元素的离子束发射到一种较重元素的薄靶上，并希望这两个原子核发生聚变。最新的超重粒子114到118是用一束钙-48发现的，钙-48的质子和中子的“神奇”数量使其具有稳定性，并且与目标原子核合并的可能性更高。但这种方法的结果是钙离子与锎离子融合产生118号元素，因为比锎重的元素无法大量制造，无法制造出可行的目标。因此，物理学家开始发射较重但不太稳定的离子束，比如钛和铬。
21世纪初，德国亥姆霍兹重离子研究中心(GSI)率先使用每秒发射4万亿离子的钛束寻找120号元素。但研究人员估计，该实验至少需要运行一年才能产生一个120号元素的原子。因此，2011年6周的运行没有产生任何信号也就不足为奇了。对119号元素的类似搜索也一无所获。此后，GSI暂停了这一努力，对其粒子天体物理学研究设施进行了改造。
LBNL的新钛光束更强大，每秒产生约6万亿离子。首先是一个花生大小的陶瓷烤箱，在1800°C的温度下蒸发钛。原子被超导磁体限制，必须冷却到接近绝对零度。微波会带走每个原子大约一半的电子，产生离子，这些离子被注入回旋加速器，加速到光速的11%。然后将它们发射到钚盘上，钚盘每秒旋转30次，以帮助消散碰撞产生的热量。
大多数离子毫发无损地穿过靶。但在极少数情况下，直接撞击会使钛和钚发生聚变，而额外的磁铁会将产生的复合原子核导向电子探测器。在最近的实验中，LBNL团队的探测器两次记录到116号元素鉝 (livermorium)原子，在几毫秒内释放α粒子(两个质子和两个中子)，先后形成𫓧元素(flerovium114)和鿔元素(112)，然后分解。LBNL核物理学家Erich Leistenschneider说:“这个衰变链使它变得明确”，实验室创造了116号元素鉝。
为核聚变选择合适的离子能级更多的是艺术而不是科学。Gates说:“在你亲眼目睹事件发生之前，你不知道自己的决定是否正确。”最后，LBNL团队只需要22天的光束时间就发现了两个116原子，比他们预期的要短，这表明钛和钚更容易聚变，其“横截面”比一些理论家预测的要高。尽管如此，理论表明钛-钙组合的横截面可能会低10倍，这意味着可能需要近一年的光束时间才能看到一个120的原子。“这并不容易，”Kruecken说。“但现在看来是可行的。”
LBNL并不是唯一一家在争夺新的超重型元素的公司。2018年，日本国家研发机构RIKEN的核科学家们发起了一项努力，通过将钒离子发射到一个锔靶中来合成119号元素。由于大流行和其他障碍的干扰，到2021年，光束时间限制在95天，没有任何活动可以展示。橡树岭国家实验室(ORNL)的物理学家、与RIKEN团队合作的Krzysztof Rykaczewski说，从那时起，这项工作就断断续续地进行着，目前由于研究人员更换了一个烧毁的部件，帮助将超重物质引导到探测器上，这项工作被搁置了。
在核时代之初，劳伦斯伯克利国家实验室领导了对元素周期表的探索，发现了16种元素。随后，领先权转移到了别处。实验室现在认为它可能是第一个创造出120号元素的。 119,120超重元素的猎人
机构 目标 离子束 目标 状态 发现的元素 LBNL(美国) 120 钛 锎 2025年开始 16 JINR(俄罗斯) 120 铬 锔 未知的 6 GSI(德国) 钛 锫,锎 2011 - 12,不成功 5 RIKEN(日本) 119 钒 锔 2018年,正在进行 1
与此同时，俄罗斯联合核研究所(JINR)的研究人员将目光投向了120。在提供放射性目标的ORNL的帮助下，JINR发现了最后五个超重元素，包括118号元素鿫（ào，Oganesson），符号为Og，以该研究所的负责人尤里·奥加内西安(Yuri oganessian)命名，他现年91岁。尽管在俄罗斯入侵乌克兰后，与美国的合作被暂停，去年JINR团队还通过向铀靶发射一束铬原子合成了两个116原子。在一封电子邮件中，Oganessian说，实验正在进行中，以确定铬铀聚变的横截面，结果仍未公布。根据俄罗斯科学院网站上2023年的一篇文章，JINR计划通过向一个锔靶发射铬离子来制造120号元素。Oganessian拒绝描述这一努力的进展，只是指出俄罗斯的研究反应堆现在可以生产所需的目标。
如果被发现，119号和120号元素将成为元素周期表上新的第八行。研究人员想看看它们是否遵循元素周期表中较轻行中相应元素的化学规则，或者它们的相对论性电子是否改变了它们的行为。
目前还不清楚谁会先达到120号。GSI的物理学家Alexander Yakushev说，LBNL的装置比JINR的铬-锔（curium）方法有更好的可能性。“与钛的反应应该更有希望，因为聚变概率更高，”他说。但JINR可能有一个显著的领先优势。
LBNL还面临着其他挑战。该团队依靠ORNL制造高放射性的锎靶，每隔一年在其中一个研究反应堆中进行一次。研究小组还必须在目标周围增加辐射屏蔽和仪器，以便在没有人类监督的情况下远程操作实验。此外，该团队还需要资金，以便在LBNL的88英寸回旋加速器上进行长时间的运行，这是一种自20世纪60年代以来就有其他科学用户的主力仪器。
LBNL有这样的升级计划。但它们必须得到美国能源部(DOE)的批准和资助，这意味着寻找120号元素的工作至少还要一年才能开始。美国能源部科学办公室核物理研究主任Sharon Stephenson说:“我不能说这项工作的资金是闲置的。”“然而，我们非常清楚他们的计划，我们的计划是支持他们的努力。”现在，如果LBNL的研究人员想要夺回他们的重量级头衔，他们还需要更多的运气。
