人类发现的元素

学过化学的人都背过“氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氟、氖”的公式。这10个字代表了人类发现的10种元素。1869年，门捷列夫根据元素的性质总结出一个表，这个表就是元素周期表。目前周期表中有118种元素，其中一些新加入的元素是人工合成的，寿命很短。

是原子物质的组成部分，而质子、中子和电子是构成原子的结构。其中质子和中子是原子核的组成部分。一个原子核的质子数是人类划分原子的标准。比如氢是宇宙中最丰富的元素，它的原子核里只有一个质子。也就是说，如果一组原子的原子核中质子数相同，或者核电荷数相同，则是同一种元素。

人们认为宇宙诞生于138亿年前的奇点爆炸，爆炸初期宇宙中绝大多数元素是氢和氦。由于结构简单，它们成为了宇宙中的“元老”元素。也是因为它们的质子数少，这两种元素才排在元素周期表的首位。

大爆炸后，宇宙温度慢慢下降，元素融合产生更重的元素。恒星内部发生核聚变后，无数元素在恒星中诞生。从元素周期表的排序表来看，铁之前的元素都来自恒星内部的核聚变。

恒星诞生后，不会永远存在。比如离我们最近的恒星太阳，寿命只有100亿年。当宇宙中的恒星燃烧到生命点时，其中一部分会发生超新星爆炸。坚忍号内核中的元素会被完全消耗，铁会在辐射的压力下向中心坍缩，恒星生命的尽头会演化成白矮星、中子星或黑洞。

一颗每立方厘米重一亿吨的中子星

1932年，天文学上首次提出中子星的概念。当时的科技水平和观测手段有限，人们只能通过现有的理论推测宇宙中可能存在中子星。1934年，天文学界对中子星有了更具体的想象，科学家准确预言中子星来自恒星的演化。直到1939年，人们成功计算出中子星的质量，推测出大量恒星演化为中子星的具体过程。

时间来到了1967年，距离人们首次设想中子星的存在已经过去了35年。这个时候，脉冲星第一次被发现，天体演化的猜想终于第一次被证实。后来随着科技的发展，人类的空间观测技术不断升级。终于在2007年，人类首次发现了中子星。这颗中子星直径只有10公里，但它的自转速度是地球的1亿倍。到目前为止，人类发现的质量最大的中子星，质量是太阳的两倍，发现于2010年。

中子星是恒星坍缩成白矮星后诞生的天体。因为人类从地球上看中子星时会看到闪烁的样子，所以中子星也被人类称为脉冲星。虽然中子星也叫脉冲星，但并不是所有闪烁的脉冲星都是中子星。

如果我们把太阳的质量和中子星的质量比较一下，太阳会被中子星的质量彻底压垮。因为普通中子星的质量是太阳的1.35倍到2.1倍之间。而这个质量范围内的中子星直径只有20~40公里，只有太阳直径的3 ~ 7万倍。

更神奇的是，中子星的直径越小，坍缩的影响越大，所以质量越大。因为中子星的主要成分中子和中子在超大质量的影响下会紧紧粘在一起，所以中子星的直径会更小。

如果恒星坍缩后的质量小于太阳的1.44倍，它就是白矮星。如果坍缩质量是太阳质量的3.2倍，就达到了奥本海默-沃尔科夫极限，这样的恒星最终会坍缩成黑洞。所以中子星也是人类已知的质量最接近黑洞的天体。注:虽然夸斯特的密度介于中子星和黑洞之间，但暂时只出现在理论上。)

中子星的质量如此之大，主要是因为它的密度非常高。一根手指约为1立方厘米，中子星以1立方厘米的尺寸重1亿吨，几乎等于原子核的密度。

中子星意想不到的密度也会让这里的引力异常大。比如人类在地球上感知到的引力，在中子星上会被放大几百亿倍。比如一个30公斤的小学生跳到中子星上，产生的冲击力就相当于一颗1亿吨TNT当量的原子弹。

但实际上中子星的超强引力不会给任何人跳跃的机会，任何物质被中子星的巨大引力吸引后都永远无法逃脱。所以可以看出中子星的密度和引力。在这样的环境下，中子星内的所有物质都无法保持正常的原子结构，所以中子星内挤在一起的物质称为中子态。

除了密度高之外，中子星的特点是温度极高。中子星表面温度可达1000万℃，内部温度夸张到6亿℃。在人类中子星发现之前，太阳被认为是温度最高的天体。因为太阳表面温度5600℃，中心温度1500万℃。但是了解了中子星之后，我们知道太阳在中子星面前相形见绌。

中子星也有极快的旋转速度。因为中子星是恒星坍缩形成的，所以它保留了角动量。但坍缩后体积大大收缩，转动惯量减小，导致中子星的旋转速度极快。目前科学家观测到的中子星脉冲周期约为2‰秒，即2毫秒。所以中子星每秒可以旋转500次。

人类能否在中子星中发现新元素？

人类发现的密度最大的物质是锇，这是一种重金属，重量为每立方厘米22.6克。但它的密度是无法和接近核密度的中子星相比的。既然中子星密度这么高，人类有没有可能在中子星中发现新的未知元素？

一般来说，如果人们想知道一个天体所含的元素，可以利用光谱分析技术进行判断。虽然中子星的闪烁频率很快，但人类还不能靠新元素证明它的存在。这不是因为它旋转太快，而是因为它不具备形成新元素的条件。换句话说，我们无法在一个无法形成新元素的天体中找到新元素。

如前所述，中子星的形成过程是恒星的坍缩，中子星的所有结构成分都是中子，而中子实际上是电子回缩到原子核内形成的结构，携带电子的原子核与质子结合。所以中子星是一个元素结构不复杂的天体，人们基本不可能在这里找到新元素。

我们怀疑中子星中可能诞生新元素，但实际上我们期待它的非常态。由于它的密度高、引力大、自转速度快，我们理所当然地认为这里会有一些新的发现。这种想法其实是因为我们对物质的认知出现了偏差。

20世纪初，一位名叫约瑟夫的新西兰科学家在英国进行了一项实验。在他的实验中，他用α粒子轰击原子，为了观察粒子高速撞击原子后会发生什么。在实验开始之前，有人猜测它会撞碎原子，有人猜测它会撞碎原子，但实验的结果却出乎所有人的意料。大多数阿尔法粒子穿过原子，而少数粒子被弹开。

实验直接证明了原子内部处于中性空态。所以，人类认知范围内的物质，不是有形的东西。所谓物质，其实只是能量的积累，本质上是一种非物质的物体。因此，中子星中不会有未知元素，它只是一个由中子组成的天体。

人造/合成元素

人类上一次在元素周期表中加入新成员是在2006年，当时加入了四种合成元素。合成元素也称为人造元素。它们指的是自然界中不存在的元素，是人工制造的。科学家通过告诉撞击的原子如何增加原子核中的质子数量，人为地将两种元素结合成一种新元素。

到目前为止，人类已经合成了20多种元素，这些元素都是放射性元素，因为不是自然形成的，所以结构不稳定。虽然合成元素存在的时间很短，但人们已经通过实践的方法掌握了创造新元素的规律。有些元素的发现一开始来自人工合成，但后来人们也发现了这类自然存在的元素，如锝、钷、镎、钚。

金属锝金属锝

元素周期表的横列称为周期，纵列称为族。目前人类发现的自然存在的元素有98种，原子序数高达118的元素也有人工合成或发现的。这些元素已经填满了元素周期表的七个周期，当人类发现新元素的时候，元素周期表的第八个周期就会开启。

随着人类文明的不断进步，科技水平日新月异。从一开始根本没有元素的概念，到后来整理出元素周期表，并在此基础上不断修改扩充。然后观察了解中子星，根据现有理论大胆推测新元素的存在。

一步一个脚印，人类坚定地走在探索宇宙的道路上。目前全世界的科学家都在通过俘获反应和重离子聚变反应合成新元素。相信在不久的将来，你我都将是新元素诞生的见证者。