〔提要〕对于明确判断发现新元素来说，化学鉴定方法是最理想的。在化学鉴定用不上的情况下，与新元素的同位素衰变有关的特征X射线的鉴定或者根据遗传衰变关系，通过已知的衰变产物来鉴定新元素都是可取的。而探测自发裂变及其半衰期以及测量反应产物的数量，激发函数和角分布等都不足以确认发现了新元素。

对于超重元素，由于它的衰变性质特殊，如果观察到了自发裂变，并且在化学上能与锕系元素或近超锕系元素分开的话，就应当确认其原子序数是落在超重元素区的充分证据。

本文摘译自Science，Vol. 193，NQ. 4259,1976。作者是B·G·Harvey，G·Hermann，R·W·Hoff，D·C·Hoffman，E·K·Hyde，J·J·Katz，O·L·Keller，M·Lefort，G·T·Seaborg。

利用欧洲和美国一些实验室里适当的重离子加速器，应有可能合成和鉴定更重的超铀元素。这类核素预计的低产量，要求鉴定单个原子的原子序数。这对实验者是很大的困难，并且在明确肯定发现新元素所需要的实验证据方面，将引起（事实上已经引起）不同的看法。在自然界找到超重元素的可能性，也是存在的。在这里，我们试图对合成新元素，在自然界找到新元素和鉴定它们，规定。充分证明的判据。

当然，基本的判据必须是用某种方法证明新元素的原子序数不同于所有已知元素的原子序数。通常，这就意味着必须确定原子序数。没有必要确定质量数，除非因为它与确定原子序数所用的方法直接有关。

化学鉴定对于一个具有新原子序数的元素来说是理想的证明。在这类化学实验中，应该满足二个重要的要求。第一，化学程序应能有效地用于单个原子，例如离子交换、吸附流洗或者液相间分布，已经表明在很多情况下是满足这个判据的，而且这种方法也防止了复杂的表面吸附和雾末效应。第二，必须能够明确肯定，在适宜的化学分级中是否有新元素存在。倘若新元素是通过高能α粒子衰变或自发裂变（或者两者都有）观测到的，那么化学鉴定只要把新元素从所有原子序数大于铅（Z=82）的已知元素中分离出来就可以了。

遗憾的是，化学鉴定在最初的实验中不是总归用得上的，最近几个合成元素的发现就说明了这个情况。在竞相声称发现了这些元素的争执中，这是一个重要的原因（钔和较早的超铀元素的发现，就不曾引起这种不同意见，它们是根据化学鉴定的）。幸好，有一些以核性质的观测和应用为基础的方法，可以非常明确地鉴定原子序数。

与新元素的同位素衰变有关的特征X射线鉴定，也是令人满意的。在实际工作中，多半是测量新元素的半衰期和测量新元素α粒子的精确的单一能量，这些测量是与原子核的特征X射线符合进行的。但是，也可能是测量新元素本身（初级产物）的特征X射线，假如这些X射线与该核素随即发生的衰变是有关联的话。这么短寿命的X射线是在初级产物的产生过程中（或产生以后）发射的。所产生的初级产物可以随即发射α粒子或裂变碎片，它们可用延迟符合技术探测到。自然，特征X射线必须和相近能量的γ射线相区别——多半利用X射线的复杂结构鉴别。

由α衰变链的遗传衰变关系，通过已知的衰变产物来鉴定新元素应是可行的。这个方法取决于对新同位素的半衰期及其α粒子的精确的单一能量的测量；也取决于对子核的半衰期和衰变性质的测量和鉴定，其中包括过去已经确定的原子序数在内。母核和子核间的时间关联应该确定。用遗传关系来证实新元素意味着：根据新元素同位素与已知质量数子核的关系，新元素同位素的质量数亦已由实验上确定。

探测自发裂变活性和测量其半衰期本身不能确认产生了新原子序数的元素。即使在得到附加的信息，如碎片的质量和动能分布的情况下，新元素的原子序数也不能仅仅由此确定，因为系统和理论的预言未必能够肯定地外推到这个新的区域。同样，用预言的自发裂变和α衰变的半衰期以及预言的α衰变能量来确定新元素的原子序数还不能认为是充分可靠的。

目前对产物数量，激发函数和角分布等的了解，还不足以用这些测量来确认已产生了新原子序数的核素。虽然，这类数据可以用来作为支持的证据。要建立和说明仅发射中子的重离子引起的复合核反应与也发射带电粒子（如质子和α粒子）的那些核反应（复合核或其他）之间的差别是特别困难的，前者反应产核的原子序数是靶核和入射核的原子序数之和，而后者反应的重产核的原子序数则小于靶核和入射核的原子序数之和。欲利用这种技术来证明原子序数就必须明确区别这些反应机制。交叉轰击获得的信息可能是有用的，但是另一方面，其结果的解释在产物数量和反应机制方面亦易发生同样的不定性。

特别应该提到鉴定所谓的超重元素的某些预期特性，这些元素预期占有“稳定岛”，聚集在“幻数”核附近，譬如Z=114和N=184（N是核内中子数），或者Z=126。很可能，在这个Z和N区域的核素可以观测到如此不同的放射性衰变性质，以致显然是产生了一个或更多一些新原子序数的核素，虽然它们精确的原子序数不能立即确定。这种迄今未观测到的衰变特性可能由独特大动能的自发裂变碎片组成，也许是由高中子多重性或极高能的α放射体（可能含有经历过β衰变的成员或者因自发裂变使衰变链终止）的衰变链组成。质量测定能够不含糊地确定超重元素区核的质量数。化学上能与锕系元素或者近超锕系元素分开的所观测到的自发裂变的活性应当是确定其原子序数是落在超重元素区域内的充分证据。这样的观测应构成发现一个或者更多一些新元素的充分证据。在这种情况下，可能需要进一步的研究，以确定所涉及核素的精确的原子序数。自然，再可以用观测特征X射线的方法。如前所述，倘若鉴定了特征X射线而且把它与γ射线满意地区分开了，这本身就构成了发现一种新元素。这些X射线可以在衰变过程中发射，也可以用某些激发方法诱发。

仅仅首先测到放射性而没有证明它的原子序数，历史上曾认为这还不足证明发现了新元素。在公布自称发现新元素的时候，需要有足够的证据，这可以用历史上一个有趣的事例来说明。1943年，库巴托夫（Kurbatov）和浦耳（Pool）［1]报道了他们通过质子轰钕（Nd，Z=60）得到原子序数为61，半衰期为2.7小时和5.3天的当时未知元素的同位素产物。后来的工作表明，他们把这些放射性指定为61号元素是正确的，2.7小时的放射性是属于质量数为150的同位素的，5.3天的放射性是属于质量数为148的同位素的。但是，在1943年他们说明这些放射性属于61号元素的证据不充分。两年以后，马林斯基（Marinsky）等人在研究战争时期钚的规划时，用化学方法证明了铀的二个裂变产物是61号元素，它们是3.7年的147M61和47小时的149M61。这个工作在战后发表了。1947年，前一个研究组提议把61号元素命名为“Cyclonhim”，未被采纳。1948年，后一个研究组提议命名为“Promethium”（钷），第二年就被国际纯粹和应用化学协会采纳了。

作为最后的意见，我们建议寿命短于大约10-14秒（一般采用复合核寿命的上限）的合成核系统不应认为是新元素。能用相应的瞬发的X射线鉴别的核分子系统（核外电子环绕两个紧邻的原子核运动）同样不能取得新元素的资格。

这里所说的判据，对于证明发现新化学元素是必要和充分的。我们认为，任何声称发现新元素都应该以足够的数据发表在有关杂志上，以使读者能够判断这些证据是否符合这种判据。我们进一步认为，即使满足了这些判据，在最初的发现被证实以前，发现者不应当命名新元素。

（周善铸 译）