合成镅235

1996年8月，由近代物理所和高能所合作，在世界上首次合成并鉴别出了新核素——镅235。

“新核素”，是指人们在实验室采用人工方法产生或发现的以前尚未观察到的原子核。人类历史上首次人工合成新核素，要追溯到1934年。法国物理学家约里奥·居里夫妇用阿尔法（α）粒子轰击铝（Al）时首次产生了人工放射性物质，从此揭开了人工合成新核素的序幕，他们由此获得了1935年的诺贝尔化学奖。

20世纪60年代初，核物理学家根据原子核壳层结构的理论模型推算：在质子数Z=114、中子数N=184附近，存在一片寿命较长的核素，形成一个“超重元素稳定岛”。此后，Z>103的超重新元素的合成以及超重新元素性质的研究，成了核物理最具挑战性的前沿课题之一。于是，该领域的研究热热闹闹，甚至在欧美少数几个发达国家中形成了“超重俱乐部”。

20世纪80年代末，中科院近物所的科研人员开始涉足新核素合成和研究这一前沿领域。1992年，我国近代物理所的科研人员在重质量丰中子区首次合成了汞－208和铪－185等2种新核素，与中科院上海原子核所合成的铂－202一起(铂－202是由“新核素合成和研究”重大项目的一个子项目组合成的)，实现了我国在新核素合成领域零的突破。

但此次镅－235的成功合成，意义更甚一层：这同时也意味着，中国的新核素合成与研究终于涉进了另一个重要区域——超铀缺中子区。

在自然界中，原子序数最大的是铀（92），而原子序数大于92的元素便被称为超铀元素——供研究和应用的全部超铀元素都是人工合成的。它们对于核能的发展利用、扩展元素周期表、预言更重原子核的结构、探索天体起源、扩充人类对物质世界的认识，都具有重要意义。

因此，寻找并研究超铀元素，一直是世界各国科学家追寻的目标之一。“超重俱乐部”的成员，像美国的贝克莱（Berkely）、俄罗斯的杜布纳（Dubna）、德国的重离子研究中心（GSI）这些知名实验室，都对此高度重视，并且做了大量富有成效的工作。

作为一种人工合成的放射性化学元素，镅（化学符号Am）的原子序数是95，属于锕系元素之一。镅的同位素链有16个核素，从镅－232到镅－247，尚存在着镅－233、镅－235和镅－236三个未知环节。

此前（指1996年）的近20年，世界上一些著名核物理实验室都努力接续这些环节，但一直未获进展。

1996年，20世纪60年代毕业于天津大学核物理专业、在科研战线奋斗了30余年的郭俊盛研究员，他带领几位年轻的和研人员，在分析了同行们的经验与教训的基础上，进行了一次大胆的探索尝试：采用高流强、多层靶、有效的反应产物传输技术和高效化学分离流程。

实验是在中国科学院高能物理所的质子直线加速器。他们用35MeV（35兆电子伏）的质子轰击钚－238靶，用氦喷嘴及毛细管传输技术收集了反应产物，然后，用快速化学分离除去了裂变碎片，再将镅从剩余产物中分离出来，制成了样品进行测量。

自90年代初中国首次合成新核素以来，核素图上已有8个空白被中国科学家填补。其中多在重质量丰中子区，只有镅－235处在超铀缺中子区。因此，中国第一次合成镅－235意义重大。

镅－235这一重质量新核素的合成，被视为超重新核素合成和研究的有益尝试，这一成果入选了同年的“全国10项重大科技事件”和“全国十大新闻”，并荣获中科院自然科学二等奖。

其实，辉煌的荣誉往往孕于常人想不到的困难细节中。

合成镅－235的实验中使用的镅－241靶子，是一种既有毒又具放射性的材料，半衰期较短，制作非常困难，而且费用昂贵，通常由专业制靶人员制作。为了节省时间和经费，秦芝副研究员当仁不让地承担了下来。凭借多年积累的放射化学知识和熟练的操作技巧，完成了任务。

过后谈起制作过程，他感慨良多：“靶子的制备的确很艰难，也冒了很大风险，但我们的实验最终取得了很好的成果，为我们打开了一片天地，在国际上有了交流的资本。为这种事犯难冒险，值得！”