相对论"扭曲"了最重元素的化学:2026 年,在𬭳(Sg)上第一次称出

1928 年,狄拉克方程(Dirac equation)预言了反物质,也悄悄埋下另一条线索:在重原子核附近,内层电子的速度会接近光速,从而改变整个原子的化学性质。近百年后,2026 年 10 月的一篇 Nature 论文第一次在最重的元素上把这件事"称"了出来。
重元素的"相对论性"脾气
原子序数越大,核电荷越强,1s 电子被拉得越快。结果是 s 轨道向核收缩,而 d、f 轨道反而向外扩张——这种"相对论效应"在轻元素里可以忽略,在第六周期之后变得显著。金之所以是金黄色、汞之所以是液体,根源都在这里。

在𬭳(Sg)上做化学有多难
𬭳(Sg)是人造超重元素,半衰期以分钟计,全球每年只能合成极少量原子。研究团队用在线化学装置,在原子诞生的瞬间就让它与一氧化碳反应,生成 Sg(CO)₆,再与轻同族(钨、钼)的对应物对比。结果显示:Sg 的碳-金属键比预期更弱——正是相对论效应削弱重元素成键的直接证据。
意义不止于"炫技"
超重元素的化学长期只能靠理论外推。这次实测验证了计算化学里"相对论校正"的必要性,也为合成更重的元素、理解核与电子如何耦合提供了标尺。关于相对论在量子尺度的另一些印证,可看《爱因斯坦的引力,第一次在量子世界被"看见"》。
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