文/科技东方红
2026年3月6号消息,中国科学院近代物理研究所副所长、杨建成委员透露:大国重器HIAF两项指标全球领先!
中国科学院近代物理研究所副所长,杨建成委员:大国重器HIAF两项指标全球领先
这消息让国人忍不住挺直腰杆:这项成就,会给中国带来未来多个领域的突破例如——
中国极有可能率先发现第119号、120号新元素,填补元素周期表的空白!
而这一切的底气,就来自粤港澳大湾区惠州惠东的一台“国之重器”——强流重离子加速器装置,简称HIAF。
就在不久前,它正式成功运行,多项性能指标直接冲到了全球第一。
坐落在广东惠州的国之重器,强流重离子加速器装置
可能有人会问,不就是个加速器吗?这也不稀罕吧?
为啥说能让咱们在新元素竞赛里“领跑”?会不会是作者危言耸听,夸大效果?
下面,我用大白话给你讲透,保证大家一听就懂,就懂得他跟别人的加速器有什么不同?为什么能让我们增加发现新元素的几率?
得先搞懂HIAF的核心设计——“超导直线+快循环同步+级联储存环”。这串词看着像天书,其实拆开来特别简单。
强流重离子加速器地下巨大的环形装置
“超导”是啥?你可以把它理解成“零摩擦的电力通道”。
普通电线通电会发热、耗损能量,就像在粗糙的水泥路上骑车,得一直蹬;
而超导体在极低温度下,电阻会变成零,电流跑起来一点损耗都没有,好比在冰面上滑旱冰,轻轻一推就能飞快跑。
用这种超导技术做的直线加速器,就是HIAF的“起跑器”。
它能把重离子(比如金、铋的原子核)像弹珠一样,在直线轨道上快速加速,而且因为能量不损耗,能一次性让大量离子获得初始速度。
这就是“强流”的关键,相当于起跑时就有一大群“炮弹”同时出发。
你可以把它当成“超级旋转加速跑道”*。离子从直线加速器出来后,会进入一个环形轨道。
这个轨道就像奥运赛场的环形跑道,只不过它的“跑道”是超强磁场围成的,能让离子一边转圈,一边被反复加速。
“快循环”的意思,就是它加速的节奏特别快,比国际上其他装置的加速效率高出一大截。
打个比方说说,别人的加速器是“慢跑圈”,跑一圈才加一次速;
而我们HIAF的这个同步加速器是“冲刺圈”,每秒能完成多次加速循环,在短时间内冲到接近光速的十分之一。
这就像“精准筛选与蓄力仓库”。加速好的离子束,会在这里被“储存”起来,经过层层筛选,把不合格的离子剔除,只留下速度、能量完全一致的“精锐部队”。
这样当它们最终轰击目标时,精准度和成功率会大大提升,不会浪费火力。
它能打出全世界最强、最准的重离子束,其中氧、铋束流强分别达到了国际最高指标的2.5倍和8倍——
这就是咱们可能会提前发现新元素的的核心资本。
目前人类已经发现了118种元素,元素周期表的第七周期已经排满。
要造119号、120号元素,本质上就是一场“微观世界的精准碰撞游戏”。
就像中国科学院的科学家打的比方:“这就好比用一头黑熊高速撞击一头白熊,最后融合成一只全新的熊猫”。
具体来说,就是用一种元素的原子核当“炮弹”,去轰击另一种元素的原子核,让两个原子核克服排斥力,融合成一个新的原子核。
新原子核的质子数,就是两个原原子核的质子数之和。
比如用质子数少的离子,轰击质子数多的靶材,一旦融合成功,质子数达到119或120,新元素就诞生了。
第一,原子核都带正电,就像两块同极的磁铁,天生互相排斥。
必须让“炮弹”的速度足够快,才能冲破排斥力,撞进靶核里。
而且新合成的超重元素特别“短命”,可能只存在几毫秒、几微秒就会衰变,稍不注意就会错过。
它的“强流”特性,能让每秒打出的“炮弹”数量远超其他装置——别人打10发,咱们打100发,撞上的概率自然更高;
它的精准加速系统,能让每一发“炮弹”的速度、角度都分毫不差,就像狙击手打靶,而不是普通人扔石子;
再加上它配备的高精度探测器,能在万亿个反应副产品中,精准“抓”到那一个可能存在的新元素原子核。
在此之前,美国、德国、日本一直在新元素合成领域领跑,譬如,113号到118号元素,基本被这三个国家包揽。
但现在,HIAF的成功运行,让咱们第一次拥有了“弯道超车”的底气!
元素周期表,119,120还未确定
据全中国科学院近代物理研究所副所长杨建成介绍,HIAF历经17载攻关!
可能有人可能会问,花这么多钱造这么大的装置,就为了找几个看不见的新元素,值得吗?
答案是:太值得了。
而且,它攻关的目的不仅仅是用于新元素合成,还能在核物理研究、癌症治疗、材料科学等领域发挥大作用,真正做到“国之重器,惠及民生”。
用来发现新元素,恐怕还是顺带的作用而已!
每一种新元素的发现,都可能改写人类对微观世界的认知,甚至推动新一轮的科技革命。
就像当年镭元素的发现,催生了核物理和放射医学;
半导体元素的发现,奠定了现在的电子信息时代。
而119号、120号元素,作为第八周期的首个元素,它们的结构和性质,可能完全超出现有科学理论的预测。
一旦发现,不仅能填补元素周期表的空白,还可能让我们发现新的物理规律,为未来的新能源、新材料研发开辟全新道路。
更重要的是,这台装置的核心技术,完全是中国自主研发的。
从超导材料的制备,到加速器的整体设计,再到探测器的研发,每一步都凝结着中国科学家的智慧和汗水。
它的成功运行,也许用不了多久,元素周期表上,将会第一次出现由中国科学家率先发现的新元素。
让我们一起期待,那一天早日到来——当第119号、120号元素的名字,带着“中国印记”出现在元素周期表上时,那将是属于全体中国人的骄傲!
