主题：227-BobbyBroccoli：怎样伪造一种新元素？ -- 万年看客

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一，错误

恩利克.费米或许是有史以来最幸运的诺贝尔奖得主。费米是意大利顶尖物理学家，在24岁那年他就成为了罗马大学的教授。他那强大的存在感致使同事们给他起绰号叫做“教皇”。但是与教皇不同，他的处境堪称一穷二白。自从伽利略之后，意大利在科学界的主导地位已经衰落了几百年。如果费米与同事们需要仪器，只能从家里往大学拿；如果要预防过量辐射，他们就跑到楼下来远离他们刚刚调制的随便什么化学物质的致命杀伤力。他们想要做到一件不可想象之事：他们想要创造全新的元素。

费米时期的元素周期表和我们今天的熟悉的形制差不多，但是在中间部分缺了很多空格，可以，尤其是43号锝，87号钫，85号砹，还有61号钷。但是缺失最多的区域还是在底部，缺了整整一行半。周期表上现有的化学元素都能在自然界发现，它们以气体形态存在于大气当中，或者藏身在地下岩石当中，甚至偶尔还化身液态。绝大部分此类元素都很稳定，很多元素只要别吃喝入腹或者吸入体内就对人无害。但是还有一部分元素不仅不安全，而且非常危险。比方说放射性元素时刻发射着上百万无形电子，足以穿透人体。居里夫人几乎一定死于她本人发现的镭，她的女儿艾琳也很可能死于另一种居里夫人发现的放射性元素钋。因此我们也能理解费米为什么不介意在实验室大楼里上下来回跑，因为这样做意味着他能多活几年。

那么究竟要怎样创造新元素？在纸面上来说很简单：在旧元素的基础上添加或者减少质子。氢原子有一个质子，氦有两个，锂有三个。就这样继续添加，直到当时已知的元素周期表的最重元素，也就是第92号元素铀。另一方面，元素的种类完全由质子数量决定，但是同一种元素的中子数量可以变化。正是中子数目使得同一种元素的某些形态比起另一些更加稳定。比如碳12有6个质子和6个中子，非常稳定，几十亿年都不会变；碳14有6个质子与8个中子，结果就有了放射性，或者说自身能量不平衡，想要进行矫正。碳14会随机将自身的一个中子变成质子，并且发射一个危险的电子（以及一个中微子）来抵消能量不平衡，我们将这个过程称之为β⁻衰变。这样一来质子数目就变成7个，碳变成了氮。只是因为多了两个中子，原子核就失去了稳定性，变成了全新的元素。费米希望向元素周期表上最末端的92号元素铀发射中子，从而人工引发β⁻衰变。一旦成功，92号元素就能变成93号元素。如果他能一连成功两次，甚至可以造出94号元素。

有趣的问题在于，你怎么知道你真的创造出了全新的元素？毕竟你并不知道新元素长什么样或者它的化学性质是什么。这种情况下，费米团队必须倚靠排除法来确定他们创造的并不是哪些元素。他们将自己创造的样本与所有已知元素相比，一直对比到了82号铅，没有发现任何元素符合——不稳定元素往往会经历所谓的α衰变链，原子核会放出两个质子与两个中子，导致蛙跳式效应：94号元素变成92号、90号、88号……直到达到第一种稳定元素不再继续衰变，而这种元素往往是铅——排除一切不可能之后还剩下的可能性就是他们成功了，他们创造了93和94号新元素。这是有史以来第一次有人做到这种事。

这项发现让费米一夜成名，成为了意大利的头号名人，而且显然他有权为这两种元素命名。有人向他施加压力，逼他用古罗马的权力象征插斧束棍法西斯来命名新元素，将其称作（钅去）（Fascium），不过当时这个词刚刚具备了令人遍体生寒的全新可怕含义——敦促费米如此命名的不是别人，正是贝尼托.墨索里尼——因此费米没有遵从建议。四年之后的1938年11月10号，这一天在德国是水晶之夜，在意大利通过了一系列反犹法律——费米的妻子是犹太裔，她的护照随时可能被吊销。这天晚上六点一通电话打来：恩里克.费米赢得了诺贝尔物理学奖。全家人毫不犹豫地采取了行动：费米与妻子孩子一起打包行李飞往瑞典，领奖之后没有返回意大利，而是搬到了美国定居。

一家人前脚刚刚来到美国，费米就立刻得到消息：他错了。他并没有创造93号元素和94号元素——他做到了更可怕的事情：他让原子爆炸了。费米之所以主张自己创造了新元素，是因为样本的化学性质不同于任何比铅更重的元素。实际上他原本应该继续排除比铅更轻的元素。一群柏林的科学家重复了他的实验，发现了预料之外的情况：实验创造出了36号元素氪与56号元素钡。这两种元素都太轻了，不可能通过α衰变链产生。但是如果将质子数相加，56加36正好是92——换句话说费米将一个铀原子分裂成了两个其他原子，而且这一过程还会释放极大的能量。简而言之，费米发现了核裂变。这项发现将会从根本上重新塑造那场迫使他背井离乡的、即将到来的战争，还将会决定未来半个世纪之久的全球权力斗争。

完全出于意外，费米错误地宣称自己发现了两种新元素。半个世纪之后，还有人将会明知故犯地错误宣称自己发现了一种新元素。以下就是维克托.尼诺夫（Victor Ninov）与周期表探索竞赛的故事。

二，大海

这是元素周期表，我想你应该能认出来。但是元素周期表并不完全。每一种元素都有特定的质子数，但是中子数却不一定。我们将中子数不同的元素称为原子核类，有些原子核类比另一些更稳定。元素有几十种，但是原子核类却有几千种。

正如你所见，这张原子核类分布图的X轴标注的是中子数量，Y轴标注的是质子数量。每一个方格象征着一种可能的原子核类。氢有一个质子和一个中子，氦有两个质子与两个中子。每一种可能的质子与中子组合都位于这张图表上。沿Y轴每向上一行都意味着一种新元素。我以为我的观众们或许与美式橄榄球粉丝不会有太多交集，不过如果你对美式橄榄球比较熟悉的话，可以将这张图表视作两支球队交手过后的全新得分组合，不过应用在化学界。全新组合过去从来没有存在过，未来也可能不会再次存在。

原子核内有两种相互竞争的力，一种是强核力，能在很近的距离内将质子与中子粘合在一起；另一种是相互排斥的电磁力，使得全都带正电的质子相互分离。只有强核力比电磁力更强时，原子核才能保持稳定。中子本身不带电，所以起到了包装材料的作用。由于中子不会相互排斥，所以可以成为质子之间的缓冲，使得原子核更加稳定。同一种元素的不同原子可以具备不同数量的中子，有些组合非常稳定，另一些立刻就会衰变。最稳定的原子核在这张图表上用高度最高的棕色柱子来表示——柱子的高度标志着原子核的半衰期，即一批原子核数量衰变50%所需要的时间，柱子越高则稳定性越强。

对于最轻的那些元素来说，质子与中子数量相等的组合最为稳定，从氢一直到钙都是如此。从钙以后，最稳定组合则偏离了这一路线。对于大多数元素来说，中子的数量要略多于质子才最稳定，沿着这条路线我们可以一直走到铅。只要略微偏离这条道路，就会步入放射性元素的领域。红色柱子代表相对比较稳定的元素，半衰期达到几十亿年，橘黄色元素的半衰期就往往要以分钟计算——换句话说一份样本不出几小时就会消失不见。像海水一样包围在四周的蓝色柱子象征着半衰期要以秒来计算，而深蓝色的水域要以毫秒来计算，甚至在最糟糕的情况下根本无法测算。此类原子核有可能从古至今全宇宙当中仅仅存在过一个。如此不稳定的原子核永远不可能自发存在，除非我们强迫它存在。

在我看来，这张图表的美妙之处在于它就像一张引领我们穿越整张元素周期表的地形图。周期表就像一座被山脉贯穿的半岛，四周围绕着辐射性元素的大海。这片海甚至还有潮汐：比方说在半岛东北角的铅附近有一道α衰变峡谷——所谓α衰变即一个原子核同时释放两个质子和两个中子，从而沿对角线向西南移动两格，直到遇到一个稳定元素为止。在这座山的南坡有另一种不同的潮水，也就是费米发现的β⁻衰变，即原子核失去一个中子但是得到一个质子。用这种方法，你可以从自己所在的位置朝着西北方向上升一格，这样做也有可能创造出全新的元素。在山的北坡则会发生β⁺衰变，原子核失去一个质子但是得到一个中子，朝东南方向下降一格。无论你在哪里，大海都在与你作对。放射性的潮水总要将你推回陆地。无论你从哪里开始，最终总会落在海岸上，总会回到稳定原子核的道路上。

有些人拒绝接受这一点。他们与大海作对，想要探索更多的大海，甚至发现更多的陆地。恩利克.费米是先行者当中的一员，他一路抵达了铀之裂谷。未来五十年，世界各地有好几家实验室都将踏上这条贯穿元素山的朝圣之旅，每一次旅程都将进一步补完这张地图。我们的故事的主人公、勇敢无畏的探险家维克托.尼诺夫声称自己在远离半岛的东北角发现了一块新土地。为了遇到他，我们还需要赶一段长路，为此我们需要帮助。要穿越辐射之海，我们需要一位船长。

三，船长

费米还将从事更重要的事业。他最著名的成就是在芝加哥某橄榄球场的观众席下面构建了全世界第一个核反应堆。但是他再也没有寻找过新元素。这方面的探索将由另一只团队来接手。真正的93号元素的发现异乎寻常地低调，地点是美国西海岸的加州伯克利大学。在这里，美国物理学界已经完全进入了搞事不怕大的状态。当时的伯克利拥有全世界最大的回旋加速器，也是寻找新元素的最好用工具。回旋加速器会用磁场沿环形线路对粒子进行加速，使其轰击标靶。这并不是你想象的那种周长好几英里的大型加速器——这种加速器过于强大，寻找新元素用不着，寻找新元素需要更加精细的仪器。伯克利的最先进回旋加速器直径60英寸，可以用中子轰击铀靶，希望能够发现费米预测过的β⁻衰变。有一天他们确实发现了一团放射性物质，与任何已知样本都不匹配。这样第93号元素的发现得到了正式确认，今天我们称之为镎。

这项发现要归功于埃德温.麦克米伦与菲力普.艾贝尔森，但是他们并没有庆祝多久。学术界对于他们的新发现保持沉默，谁也不敢承认他们取得的突破性进展，唯恐德国人听到风声突然开窍。尽管美国人还没有正式参加二战，但是已经开始备战了，因此麦克米伦与实验室里的其他顶尖科学家们很快就投入了战争努力，有些人去研制雷达，也有些人参加了曼哈顿工程。这样一来，狩猎新元素的征途就留出了一个空位，我们的船长格伦.西博格就在此时登场。

西博格是瑞典移民的后代。当年他们家来到美国时的原本姓氏是Sjöberg， 在爱丽丝岛登陆入境时移民官将他们的姓氏拼成了Seaborg。这位粗心大意的海关官员永远不会想到，他的拼写错误有朝一日会在元素周期表上名垂青史。格伦小时候，他的家人决定从冰天雪地的密歇根州搬到阳光明媚的加州，当时11岁的格伦决定在自己的名字后面再多加一个n，从Glen改成Glenn，因为这样看上去更酷。24岁那年的某一天，身为化学系学生的格伦在伯克利大学的校园里被人拦住，此人是放射实验室的成员，邀请他帮他们分离一些化学样本。格伦是他们在大学里碰到的第一个化学系学生。西博格在实验室里逐渐爬升，等到埃德温.麦克米伦离职之后他便主动请缨，想要成为元素狩猎的新一任船长。麦克米伦已经构想出了寻找94号新元素的方法，尽管他本人从来没有实践过。格伦要凭借这个方法率先发起冲击。

只要给铀添加一个中子，就会通过β⁻衰变变成93号元素镎。但是假设你同时向铀一个质子和一个中子，那么质子会立刻将铀推到93号的位置，然后多余的中子就有机会再触发一次β⁻衰变，让93号元素变成94号元素。通过这场极其复杂的积木游戏，我们发现了钚。可以说钚的发现非同小可：曼哈顿项目原本打算用铀来制造原子弹，而钚与铀相比是更好的材料。西博格和他的团队立刻来到芝加哥与费米合作，耗费几个月人工制造了足够荡平一两座城市的钚。这个过程非常艰难且危险。比方说有一次，一块铅砖不小心碰碎了一个烧杯，以至于全世界25%的钚都浸透在一份《芝加哥时报》当中。

关于曼哈顿工程的来龙去脉，很多远比我更有资格的其他人已经讲过了很多次。我们关心的故事围绕着格伦.西博格与伯克利大学展开。此时他们已经制备了足够的钚，所以格伦团队开始有余力去思考其他问题：为什么要停在94号？化学元素周期表没有理由终止在这个奇怪的数字上。当然这次他们并不需要重新发明轮子，不必再从铀开始，而是向钚发射中子。沿用刚才的积木比喻，我们想要搭建更大更高的积木塔，但是底层的积木不仅具有放射性，而且过一段时间就会消失。尽管如此，只要你搭积木的速度比积木消失的速度更快，或许依然能发现新的元素。

我们的叙事距离维克托.尼诺夫之间还有很多重要遗漏。如果你想更详细地了解这个故事，我强烈向你推荐基特.查普曼（Kit Chapman）的《超重：重塑元素周期表》。但是总体来说时间线是这样的：93号镎由伯克利发现，94号钚由伯克利发现，96号锔由伯克利成员在芝加哥发现，95号镅由伯克利成员在芝加哥发现；然后美国在广岛长崎投下两颗原子弹，爆炸当场杀死了大约25万人，还将在未来几十年毒害当地的土壤与空气；接下来97号元素还是由伯克利发现——鉴于此时的伯克利早已底气十足，他们获得了为这种元素命名的权利，于是他们用大学的名称将其命名锫（Berkelium）；98号元素依然由伯克利发现，这次他们采用加州的名称将其命名为锎（Californium）。一口气发现四种新元素的战绩促使《纽约时报》打趣道，这四种新元素的名称还不如叫做-锎-（钅州）-锫-（钅大）——加州波大（Universitium Ofium Californium Berkelium）。到这时诺贝尔学院终于承认了他们的成就，于是埃德温.麦克米伦与格伦.西博格分享了诺贝尔化学奖。再接下来是99号与100号新元素——相关情节听上去非常愚蠢，但是我发誓决非出自我的胡编乱造——美国人在太平洋中间扔了一颗原子弹，然后放出战斗机在蘑菇云顶端采样，然后全速冲回新墨西哥州阿拉莫斯，将正在迅速衰变的样本送去分析，试图从中寻找新元素。难以置信的是，他们居然当真找到了。由于伯克利协助了分析，因此也分了一份功劳，得到了99号与100号元素的命名权。这两种新元素的名字分别是锿（Einsteinium）与镄（Fermium），来自两位最伟大的科学家爱因斯坦与费米——两人都在几个月前刚刚去世。然后是101号新元素，依然由伯克利发现，这种新元素的名字来自现代元素周期表的发明人门捷列夫，被称为钔。

这的确是科学史上最具统治力的连胜记录，任何其他实验室都只能跟在伯克利身后望尘莫及，眼看着伯克利填满半行元素周期表。此时唯一的可行道路就是继续向东北方向进发。到了1945年，排位靠前的四种空位元素——43号锝，87 号钫，85号砹与61号钷——都已经得到了分离。如果还有更多的新元素，那么寻找起来只会越来越难。从那以后发现的新元素将会被称为超重元素。

至于格伦.西博格，他再次遵从了人生潮水的推动。某一天他突然接到一通电话，电话另一头正是J.F.肯尼迪。却原来他将被命名为下一任原子能委员会主席。后来他又成为了林登.约翰逊的亲密顾问，以至于经常被总统邀请到白宫谈天说地。自从他为第一颗原子弹制备了燃料之后，西博格大力推动了许多限制核武器的协议——我这么说不是为了替他在这其中扮演的角色开脱，只是为了让大家更全面地了解他。从这里西博格与我们的故事分道扬镳，但是伯克利并没有。从93号到101号新元素，发现元素的团队都与伯克利牵连颇深。从101号以后，故事就没有这么一清二楚了，激烈的争议将会在地缘政治层面上展开。

四，战争

爱因斯坦留下过许多名言，但是其中有一句我在为本视频进行研究时才首次听说。对于制造全新元素，爱因斯坦的意见如下：“这就好像在一个没有多少鸟的地方打鸟，而且还是在入夜之后开枪。”他没说错，寻找新元素的本质和赌博相差无几。基本原则很简单：摆一个靶子，打一发子弹——只不过靶子和子弹都微小不可见，而且靶子几乎一定有放射性；更何况就算你打中靶子，也有可能会把靶子打碎或者破坏。与其说这个过程是开枪打靶，倒不如说是在玩胜算最渺茫的轮盘赌。仅仅旋转一次轮盘，中彩的可能性并不大；但是如果一口气转上五百万次，那就能将中彩的机会从几乎不可能提升到勉强有可能。这样的胜算依然很糟糕，但是早晚总会得手。

对于元素猎人来说，这意味着将粒子束对准靶子一连发射好几个月——这个过程自然非常昂贵。根据实验室的设备差异，连续发射一整天粒子的成本不会少于一万美元，一连发射几个月就需要上百万美元。地球上有很多铀，大约有550万吨，就算最短的半衰期也有25000年，所以找一块足够大的铀靶子来接受中子子弹射击并不是问题，因此制作钚并不难。但是下一步就要用钚做靶子，而且从此以后的靶子依次是锔、锿等等，每一次新靶子的半衰期都会变得越来越短。一克铀的成本是13美分，一克锿则达到了2700万美元。大多数赌客都负担不起这样的赌注。但是如果你拥有无限的时间与金钱，寻找新元素肯定会容易许多。伯克利位于世界上最富国家的最富州，他们的钱最多，设备也最好，所以他们自然一度遥遥领先。但是赌场的美丽之处在于其他人早晚也有走运的时候。

美国人忙着造原子弹的时候，苏联人非常尴尬地落后了。他们当时正忙着在东线对付德国人，因此他们的科学家都投入了冶金领域。苏联的核项目要归功于一位东线空军志愿兵中尉，名叫格奥尔基.弗廖罗夫。战争之前他一直在密切关注核裂变研究，可是却发现一切关于这个题目的论文突然全部销声匿迹——偏偏还是在1939年。他十分奇怪，因为控制原子之力的力量可谓几十年来最令人兴奋的物理学成就。他很快就想通了其中关节——“上帝啊！他们全都打算造炸弹！”于是弗廖罗夫不顾他人意见，直接给斯大林写信，要求苏联投入足够的资源来研究核技术。令人吃惊的是。他并没因为以下犯上而遭到惩罚，而是一跃成为了苏联核项目的关键参与者。不过战争之后弗廖罗夫改变了他的关注重点，想要寻找新元素。他在一个名叫杜布纳的俄国小镇成立了联合原子核研究所（JINR）。很快，在寻找新元素的道路上就形成了美国与苏联你追我赶的局面。科学被相争不下的两大强国在冷战期间用作政治对抗的工具——多么稀奇啊，可能是我孤陋寡闻吧。

可以说从此以后，每种新元素的问世都会遭到强有力的质疑，所有证据都难免遭到两国之一的否认。这就是所谓的新元素战争（transfermium wars）。首先，瑞典的一个小实验室声称发现了102号元素——“胡说八道，”伯克利表示。“你们的设备太廉价，你们的检验也不够仔细。”“我看也是，”杜布纳表示附议。双方一起将瑞典霸凌得没了脾气，以至于最后谁都不信瑞典人当真找到了102号元素。伯克利也开始寻找102号元素，但是一起放射尘污染事故迫使他们疏散整个实验室，估计足有27人的预期寿命平均削减了3个月。杜布纳趁机提交了更漂亮的实验结果并且将102号据为己有。再然后杜布纳又接连发现了104、103与105号元素。他们的进展如此迅猛，以至于美国人只能一边对他们的数据吹毛求疵一边竭力制备同样的元素，但是结果要更好看。

更麻烦的是，双方都有自己偏好的证据。为了证明新元素的存在，苏联人喜欢倚靠自发裂变。这种证据所需的检测器更廉价，分裂成两半的原子核也足够大，所以总能发现些什么。美国人认为这种方法不可靠，因为不可能知道究竟是什么东西被分成了两半。他们喜欢追踪α衰变链。因为实验方法的分歧，这一时期的实验数据完全是一团糟。有些数据很好用，但是另一边因为偏见而不予认可；有些数据是错误的，但是出于应急被抛了出去。简直就好像如此紧迫的竞争居然会导致不可靠的结果一样——我真心希望这一点日后不至于带来什么后患。

就目前而言，元素狩猎陷入了停滞。102号元素的半衰期只有半个小时。在此之前你可以依靠其他实验室来制备足够的新元素，然后集中运往同一个地点接受粒子束的轰击。但是半小时半衰期意味着刚刚制备出来的新元素甚至都来不及送到同一个城市的另一头，更不用说坐飞机了。因此制备出来的新元素总量越来越少。伯克利声称发现96号元素锔的时候总共制备了5000个原子；到了101号钔的时候他们仅仅制备了17个原子。很快人们就意识到，任何新元素都只能一次一个原子地创造出来，因为在下一个原子出现之前上一个原子就会衰变。这当然不是周期表的末尾，只不过这条道路太昂贵太不切实际，很难继续走下去——除非借助突破性的技术。

五，孤岛

在全部218名诺贝尔物理学奖得主当中只有四个女性。第一位当然是居里夫人，她在设立诺贝尔奖的第三年就因为研究放射性而赢得了物理学奖。未来六十多年她都是物理学奖的唯一女性得主。直到1963年，玛丽亚.格佩特-梅耶才打破了这一势头。就像许多核物理领域的先驱一样，玛利亚也参加过曼哈顿工程。战争结束后她开始研究元素半衰期。半衰期的分布虽然看似随意，但是她却很快从中发现了模式。某些原子核要比其他的原子核更加稳定，就好像存在某种质子与中子数量的魔法数。玛利亚想象质子与中子就像一对跳华尔兹的舞伴，两位舞者在舞池里飞旋，脚步如飞。如果将舞伴两两配对，并且让相邻的舞者朝着相反的方向旋转，那么同样大的舞池就能装下更多舞者。而且特定的舞伴数目显然具有魔力，能够比其他数目更加整齐地填充舞池。用术语来说，这样的原子核具有更高的束缚能，而原子核也就更加稳定。

涉及已知元素的魔法数是2、8、20、28、50、82，用元素来表示就是氦、氧、钙，镍、锡与铅，元素之山的稳定山路上的关键路标。请注意所有的魔法数字都是偶数，这意味着质子与中子喜欢两两配对，从而更加稳定，就好像两两配对的华尔兹舞者一样；此外，质子或中子为魔法数的元素在自然界的存量往往极其丰富；最后，自然发生的α衰变链的末尾总能找到一种具备魔法数的稳定元素。再举一个尤其突出的例子：铅208同位素是最重的稳定元素，因为它具有双重魔力，质子数82与中子数126都是魔法数。因此铅才是踏入衰变裂谷之前的最后一站。

魔法数理论还做出了一项极其疯狂的预言，为新元素猎人们带来了些许希望：在遥远的辐射大海里有一座岛屿。根据魔法数的预测，这座岛屿的位置应该是114个质子与184个中子——别误会，这并不是一块可以允许你坚定立足的土地。在这里海水依然淹到你的脖子。但是你的脚趾勉强能够到海底。你可以在这里暂时喘口气，直到海潮再一次将你冲走。假如当真如此，或许你并不一定非得从元素周期表的底端出发，一种元素接一种地往上爬。或许你可以反其道而行之，直接在元素半岛边缘的峭壁上纵身一跃，直接跳到未知的孤岛上。无论你造出了什么元素，大概都会经历α衰变链，这样一来就能自然生成这一路上本应经历的其他各种元素。为了一跃跳上孤岛，人们需要一架抛掷器械。

106号元素标志着元素狩猎的转折点。此前的四种元素一经问世就遭到了两大主要玩家的激烈争执，但是106号元素则是由伯克利与杜布纳在同一个月提出的。这一次双方团队都同意比赛结果过于接近，难分胜负。这时他们的策略也改变了。制造93号元素的方法是将一个中子轰入铀原子核，这个靶子是当时可能存在的最大靶子，而子弹是当时已知的最小子弹。到了八十年代，人们转变了思路。为什么非得使用昂贵的放射性靶子，而不去使用更加廉价且更加稳定的元素当靶子，比方说铅？子弹也不必非得是体积微小的氦原子，而可以是中等体积的原子，例如铬或者铁。铅有82个质子，铁有26个。82加26是108。反直觉的是，这甚至要比单纯将一个质子塞进一个大原子核更可靠，因为靶子与子弹的原子核尺寸相互平衡，最终并不会在融合过程当中排斥那么多中子。

如果你觉得这种方法听上去好得不像是真的，这是因为的确如此。以前的人们之所以从未尝试过这种方法，理由十分充分。要发射像铁这么重的原子，需要从头设计一套全新的粒子束发射技术；为了验证实验结果，更是需要当时尚且没被发明出来的超高精度探测器。苏联人缺钱，无法进一步推进；加州的美国人则破天荒地第一次耗尽了好主意。万事俱备，第三位玩家闪亮登场，也就是GSI重离子研究中心，位于西德的达姆施塔特。凭借战后西德经济繁荣，GSI有足够资金来购买苏联团队买不起的昂贵仪器。他们的全新粒子束发射器可以发射铬、铁甚至铋这么重的原子，至于靶子则全都是铅。在五年时间里，他们接连发现了107、109和108号元素。元素狩猎第一次成为了一场真正的三方竞赛。

随着八十年代的结束，足有九种新元素需要官方名称。这就到了国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）发挥作用的时候。我有一次与评论观众争论，他主张联合会并不是决定元素名称的机构，科学家可以自行决定元素名称。我认为这种观点就好像六岁的我宣称可以自行选择自己上床睡觉的时间，我妈说了不算。化学联合会设定的基本规则规定了怎样才算发现了一种全新元素。新元素必须足够稳定，存在时长至少要超过10的-14次方秒——这是电子在原子核附近形成电子云所需的时间。此外化学联合会还要选择哪种元素该由谁来命名，否则很多元素都会既有美国名字又有苏联名字。就算在极少数情况下美苏双方认可了同一个名字，对于哪种元素能够得到这个名字依然有不同意见。至少有三种不同的元素都被称作（钅卢）（Rutherfordium）。面对九种新元素，化学联合会非常愚蠢地耗费多年时间想要找到一个让所有人都满意的方案，但是最终还是只得敲定了一套让所有人都没那么满意的妥协。

所有九个新名称都经历了许多激烈争论，其中第一次出现了一位依然在世的科学家的名字。 第106号元素被称为（钅喜），来自格伦.西博格。这位船长在他航行了大半辈子的海洋上留下了永久的标记。他在这个名字得到官宣之后两年去世，享年86岁。这是一个很得体的收场，因为（钅喜）将是伯克利发现的最后一种元素。

六，奇迹

苏联的解体沉重打击了杜布纳实验室。俄罗斯的经济陷入水深火热，甚至著名的元素狩猎团队也不能幸免于难。实验室一度似乎注定要倒闭。非俄裔的团队成员纷纷离开实验室回国，俄国成员则离开实验室去私人企业找一份有薪水可领的工作。最后实验室得到了两条出路的拯救，其一是将加速器出租给私人公司，其二是最不可能的盟友建立伙伴关系。加州的利弗莫尔实验室也有一个元素狩猎小组，俄国团队与他们兵合一处，从而保住了自己的实验室。对于全世界来说这是一件好事，但是对伯克利来说却是平添了一道障碍。他们最凶猛的对手刚刚与美国的另一家实验室合作，这样的合作团队声称发现新元素之后，如果伯克利依然坚持提出异议，肯定会被视为小肚鸡肠。

杜布纳-利弗莫尔首先将目光投向了110号元素，这是序列中的下一个元素，但他们的注意力很快就转移了。他们即将尝试此前人们只敢梦想的东西：他们终于要制造弹射器了，而且弹射器将要瞄准稳定岛。他们的配方是用钙-48向钚-244发射。他们打算跳过整整三行，直接制造114号元素。1998年，这一招成功了！新元素有114个质子，不过中子只有176个。要记得，稳定岛的理论中心应该位于114号的东边，有184个中子。但是尽管如此，114号原子的半衰期依然长达几秒钟——不是毫秒，是整整几秒钟。稳定岛是真实存在的，而且他们已经找到了它的海岸线。

化学联合会并不完全信服，他们想要更多的数据。所以俄国人继续研究，努力尝试更可靠地再现114，甚至可能将116当做目标。GSI重离子研究中心的德国团队则另有打算。虽然东西德统一也造成了德国经济萧条，但是他们还是比俄国团队更快恢复了活力，而且还花费了过去五年来升级设备。但是此时的实验室正在由好几个相互竞争的团队共用。主要加速器门前已经排起了长队。一支团队往往只有几周时间使用加速器，然后另一个团队就要顶上来。狩猎元素的团队已经花费了宝贵的几周时间来校准粒子束强度，现在他们只剩四周时间，然后下一个团队就要把他们从日程表上挤掉。对于这种实验来说，这点时间窗口实在过于短暂，因此团队临阵决定更换粒子束构成，换成向铅靶发射镍。铅是82，镍是28，加起来是110。仅仅过了一天，他们就看到了110号元素的第一个迹象，这样的运气简直好得令人难以置信。而且他们的好运还没完，因为下一个团队将实验日期推迟了十七天。于是他们继续努力，又把铅靶换成了铋。砰！铋比铅多出来的那个质子给了他们111号元素。不出两个月他们就就找到了两种元素。一年之后再次轮到他们使用加速器，这次他们尝试用锌来射击铅靶。起初他们得到了很奇怪的读数，但是他们依然继续推进，在一个星期多一点的时间里发现了112号元素。德国团队再次完成了不可想象的事迹：连续发现三种新元素的帽子戏法。闪开点伯克利，你的王冠已经掉了。

此时的伯克利距离他们上一次发现新元素已经过去了将近二十年。俄国人正在探测稳定岛，而德国人正在耀武扬威。亟待打一个翻身仗的伯克利需要秘密武器，于是他们策划了一场政变。维克托.尼诺夫终于正式登场。物理学并不像音乐或者电影那样特别适合年轻新秀的崭露头角。这是一个节奏缓慢的研究领域，发生在闭门背后，而且很难找到一张没有被JPEG深度压缩过的当事人照片。但是如果物理学也有新星，维克托-尼诺夫肯定符合这个要求。尼诺夫1959年出生在保加利亚，年轻时他的家人移居到西德。尼诺夫后来在达姆施塔特技术大学学习物理学——GSI就位于这个城市。仅仅用古怪二字并不足以形容尼诺夫的个性。他的电子邮件落款经常是“你疯狂的保加利亚人”。他喜欢骑自行车，甚至会拉小提琴。等他遇到他未来的妻子卡罗琳-考克斯之后，她又让他变成了一个狂热的远足驴友。他经常和同事一起冒险进入山区，甚至曾经在一次雪崩事故当中身受重伤依然幸存下来。不过他的旅行并不局限于地面。他曾经乘坐一艘45英尺长的帆船在太平洋上航行，而且不知怎的他居然还有时间成为了一名飞行员，驾驶一架单引擎四座的罗克韦尔“指挥官”。然而上述这些轶事都比不上我最喜欢的下面这条。他和一位同事曾经立志吃遍达姆施塔特的每一家意大利餐馆，每次都只点一份黑胡椒意面，以便对所有餐馆进行排名。让我绝对清楚。这绝对是令人绝倒的妙人妙行：一个保加利亚人在德国城市的每家餐馆都点了一道意大利面条——我对此无话可说。

维克托.尼诺夫不仅深受整个团队的喜爱，而且也是必不可少的团队成员。1988年，GSI升级了他们的计算机，尼诺夫是升级改造的带头人。他是团队里最得力的电脑技术员，甚至还写了一个名为GOOSY的定制软件包。这款独一无二的软件是分析放射性样品衰变链的最先进工具。GOOSY问世以前，人们必须手动寻找模拟检测峰值，而现在的元素搜索已经实现了数字化。元素狩猎原本就是由小众专家组成的领域，而他更是在这个领域里巩固了身为稀有人才的位置。在过去十年里，他在简历上添加了漂亮的要点：“110、111和112元素的共同发现者”。有鉴于此，伯克利大学在1996年从GSI挖走他的举动才成了了一场彻头彻尾的丑闻。

这次猎头行动的策划人是一个年过八旬的老者。阿伯特.吉奥索（Albert Ghiorso）的生平可谓精彩连连。二十世纪四十年代中期的某一天，他正在为伯克利实验室安装对讲系统，结果遇到了两位女秘书。其中一位名叫威尔玛-贝尔特，后来嫁给了他，另一位后来成了格伦.西博格的妻子。通过这番连襟情谊，格伦在加入曼哈顿项目时招募了吉奥索，因为他在自制盖革计数器方面很有天赋。战后两人回到伯克利，吉奥索继续担当西博格的得力助手，两人长期搭班子寻找新元素，直到101号为止。此后西博格接受了政治任命，离开了伯克利，于是吉奥索就成为了伯克利元素狩猎的实际负责人。他就是为了这份工作而生的。

我简单描绘一下这个人的形象。在二十世纪四十年代，阿伯特.吉奥索据说保持着世界上射程最远的火腿电台记录。他的个人电台的信号范围如此之广，可以在俄亥俄州一直接收到加州的信号。不过他从未公开认领过这项纪录，因为他没有申请无线电执照，纯属非法操作。当年伯克利的加速器在校园的一端，而化学实验室在一英里外的山上。吉奥索会跳上他的大众甲壳虫，在半夜里超速行驶冲上山头，以便在样品衰变消失之前进行测试。有一次他差点撞倒一个保安，保安拿枪指着他他也不管，只顾继续开车。伯克利在寻找102号元素时发生了意外的放射性泄露紧急事故，他冷静地关闭加速器之后最后一个离开了大楼。近半个世纪过后，阿伯特.吉奥索是伯克利辉煌时期剩下的最后一个关键人物。他的第二项世界纪录——比火腿电台记录更响亮——是发现元素数量最多的个人。因此，当吉奥索将维克托-尼诺夫称作年轻版的自己时，伯克利肯定会雇用这个人。这次挖角成功使得吉奥索非常兴奋，甚至让他走出了半退休状态。伯克利有了新的学术明星，有了再次登顶的机会。

有了尼诺夫负责实验的数据分析部分，伯克利还需要有人来负责硬件设备。这个人就是肯.格里高利奇（Ken Gregorich），他监督了伯克利最先进的充气分离器的制造。现在他们只需要一个配方。杜布纳-利弗莫尔刚刚声称他们打算制造114号元素，化学联合会想要更多的数据。已经落后了几个月的伯克利不得不迅速行动起来，试图用更有说服力的实验来提前造出这种元素，但事他们必须使用与杜布纳-利弗莫尔不同的配方。杜布纳-利弗莫尔使用了钚-244和钙-48，希望94加20能得到114，而这两种元素在伯克利的存量都不足以进行实验。,此外还有一点小问题：在人口稠密的旧金山湾区使用实验所需的大量钚实际上犯法。

不过另一个最近加入团队的成员提出了另一个疯狂想法。罗伯特-斯莫兰楚克（Robert Smolanczuk）并不是正式团队成员，而是来自波兰的访问学者。他是一位理论物理学家，之前进行过一些略有争议的计算。一位同事称他的计算结果“简直让人难以置信”。斯莫兰楚克主张跳过从113号到117号的全部元素，直接以118号为目标。他的计划很简单，向铅-208的靶子发射氪-86，这两种物质都很容易获得，而且更妙的是两者都没有放射性。根据常识来看，这个配方好得不真实。的确，36加82等于118，但是反应发生的概率却被认为几乎不可能。但是斯莫兰楚克另有看法，他发表了一篇论文，其中展示了这种配方实际上比其他配方更可能发生反应的计算结果。

回到轮盘赌的比喻。元素狩猎的关键在于概率，你必须权衡中奖的几率与保持粒子束运行数周的成本。为了量化这种概率，物理学家们想出了一个傻得有些可爱的测量单位，叫做靶恩（Barn），字面意义就是谷仓。一靶恩是一个混合了横截面积和两个粒子之间碰撞概率的单位。从本质上讲，它表示有多大可能击中某个特定目标。从字面上看，这个单位来自“瞄准谷仓都打不中”这句话。鉴于它的起源，一靶恩被视为一个大得可笑的目标，想要错过这样的目标非常困难。就元素狩猎而言，这个目标几十年来一直在以指数级别不断缩小。近来的反应以皮靶恩（pico barn）为单位，即万亿分之一的靶恩。看一下这张图表，横轴是你试图创造的元素的原子序数，纵轴是以靶恩为单位的估计量度。请注意纵轴标注的是对数刻度。从102号元素到110号元素，发生反应概率下降了近1000万倍。所谓收益递减不过如此。

然而你可能还会注意到另一件事：反应概率在114号元素附近略有上升。这个迹象表明稳定的魔岛并不只是海市蜃楼，俄美合作团队或许真的找到了正确的方向。不过118号元素的靶恩量度实在过于渺小，大多数配方的预测甚至低于一个皮靶恩。在皮靶恩的概率级别上，粒子束连续发射一周兴许能产生一个新元素的原子，而且还很有可能检测不到，平白花费数十万美元。一旦低于皮靶恩的水平，粒子束轰击一个月能得到一个原子就算运气好。因此斯莫兰楚克的配方才如此富有争议。他的论文认为，他的配方可以将反应概率提升到670皮靶恩。如果他是对的，将会改变游戏规则。并非所有人都认同他，但是好在这个配方风险低，潜在回报高。而且他们横竖都需要对新机器进行校准测试，所以为什么不试试斯莫兰楚克的神奇配方？

没有人期待立即取得突破。然而基本上突破确实立刻就发生了。实验于1999年4月8日开始，实验室的大多数人都去享受复活节假期了，唯一的例外是尼诺夫，他留下来分析实验结果。十一天后实验室主任达琳.霍夫曼（Darleane Hoffman）接到电话，她的第一直觉认为肯定是坏消息，因为实验仅仅进行了十一天。肯.格里高利奇向她保证情况恰恰相反。

霍夫曼有充分理由凡事先往坏处想。在她入行的四十年代，化学领域还没有女性的位置。达琳.霍夫曼不得不在系统性歧视的泥潭里跋涉多年，一点一点改变这种状况。当初她的父亲突然去世，她问教授是否可以错过明天的量子化学考试先去计划葬礼，教授却让她当场进行考试。用行业术语来说，这简直是胡闹。她含着眼泪写完了卷子，最后还是得了B。她坚持了下来并被录用为洛斯阿拉莫斯的核化学家。但当她前去报到时却被告知该部门不雇用女性，而人资部门则在一旁装聋作哑。于是霍夫曼直接在某个派对现场找到了她日后的主管，他立即解决了这个问题。然后她的安全许可就神奇地遗失了整整三个月，然后她才得以进入实验室，但是她依然差之毫厘地错过了本应成为职业生涯一大亮点的事件。上文我们提到一架战斗机飞过原子弹蘑菇云顶端，采集到的样本正是送去了洛斯阿拉莫斯。由于官僚主义拖后腿，她没能成为发现99和100号元素的团队成员。这一损失让她充满了愤怒，她把这股怒火注入到了此后的工作当中。几乎所有她接触过的化学家都很喜欢她。现在她年逾七旬，负责伯克利的元素狩猎团队。没错，她想将一种新元素收归名下，她非常想。

接到电话几分钟后，格雷戈里奇、一位名叫沃尔特-洛夫兰（Walter Loveland）的访问教授以及维克托-尼诺夫来到了她的办公室。尼诺夫在早期结果当中发现了一些令人难以置信的东西。值得注意的是，尼诺夫一开始并不想让霍夫曼看到这些结果。但是其他人一致否决了他的意见——有什么不能见人的呢？为了更好地说明他所观察到的情况，尼诺夫给同事们画了一张图：三条完美的α衰变链，以106号元素为终点。如果这张图货真价实，那么团队就不仅发现了118号元素，而且还发现了116号与114号。由于化学联合会尚未裁定114号元素发现的可靠性，伯克利这次至少发现了两种元素，兴许还能达到三种。这是他们25年来的第一次。达琳.霍夫曼将会实现她的愿望，而且一连实现三次。与其他人一样难以置信的尼诺夫开玩笑地问：“罗伯特难道得到了上帝的指点吗？”

他们并没有立即向世界宣布他们的发现，而是花了几周时间又做了一次实验，并且又发现了一条α衰变链。他们现在拥有了四条衰变链。团队推断其中一条可能是巧合，但是其他三条很可靠。不仅如此，他们还将结果发送给了GSI，他们也开了绿灯。1999年6月，霍夫曼和吉奥索这两位元素猎手召开了一次新闻发布会，宣布了他们的两种新元素。最终的论文于1999年5月25日提交给《物理评论快报》。从半退休的吉奥索到刚毕业的学生，每一位团队成员都被列为论文作者。维克托.尼诺夫是第一作者。鉴于罗伯特的配方如此成功，肯.格雷戈里奇认为下一个合乎逻辑的步骤是简单地将铅靶换成铋，因为铋有一个额外的质子。有了这个额外的质子，也许他们可以继续找到119号元素。当然，如果新元素要以小组中的某个人的名字命名，那个人肯定不是尼诺夫。最明显的命名选择、已经流传开来的名称是（钅吉）（Ghiorsium）。吉奥索是目前的世界纪录保持者，也是唯一能与他已故的朋友西博格相提并论的人。不过尼诺夫显然前途光明。很可能将会有五种新元素归于他的名下，他显然已经做好了继往开来的准备。这份殊荣他并没有承载多久。

七，捕风

尽管GSI少了他们的明星研究员，但是仍然名列前茅。他们渴望赶上伯克利的步伐。于是他们尝试重复罗伯特的神奇配方，但是却没有发现尼诺夫记录的α衰变链。同样，在1999年年底之前，法国和日本的团队也是什么都没有发现。这就很奇怪了，因为所有这些实验室都尽可能地复制了伯克利的条件。人们都认为罗伯特配方的成功可能性并不高，但它的好处是风险低且潜在回报高，因为两种配方成分相对容易获取与设置。有些事情不对劲。

尼诺夫这时正在进行巡回演讲，并且奇怪地不愿意谈及他的突破。面对可能决定职业生涯的发现，他不断地回避提问。此时的伯克利大学团队完全摸不着头脑。他们在2000年春天重新进行了实验，同样无法重现尼诺夫观察到的事件。这就麻烦了。假设条件相同，2000年的第二次实验应该再产生大约三个118号原子。到了2000年夏天，伯克利大学成立了一个独立团队，在李易扬（I-Yang Lee）的监督下重新进行同样的实验。完全不同的团队，同样的实验室和条件。李易扬的研究在2000年秋季结束，他也没有看到118衰变链的证据。在这之后伯克利检修了他们的探测器系统，并对他们的操作程序进行了严格控制——检查氦气的纯度，线圈的电阻，你能想到的一切技术细节。他们甚至考虑到他们的粒子束是否真的是由氪元素构成，没有受到其他元素的污染。事实上粒子束的成分几乎完全是氪，但是到了这时候已经什么事都说不好了。2000年来了又去，没有一丝118号的迹象。到2001年4月，伯克利准备再次开始用他们的新设置进行测试。到了5月，他们终于得到了他们所希望的东西：又一次探测到118。这次仅仅检测到了单独一条α衰变链，记录者依然是维克托.尼诺夫。

1999年尼诺夫是唯一一个分析数据的人，因为当时唯有他一个人熟悉他从德国带来的GOOSY分析程序。但从那时起已经过了近两年，有几个人也开始自学GOOSY，其中有一个叫唐.彼得森（Don Peterson）的博士后。他和尼诺夫按照完全相同的数据运行该程序，但得出的结果却完全不同。彼得森的结果表示这套实验并未生成118号。人们开始感到恐惧。伯克利此时已经意识到了自己处于水深火热之中，开始一丝不苟地记录每一个实验步骤并且启动了多轮官僚程序——我不得不想象这样做既是出于技术原因，也是出于法律原因。2001年6月，达琳.霍夫曼召集了一个工作组，梳理与检测118号元素有关的每一点数据。他们要筛查远至1999年的每一个原始数据文件。这个工作组根据他们的发现成立了一个新的独立审查委员会，然后又成立了第三个委员会，然后又成立了第四个委员会，最后一个委员会的正式名称是 "涉嫌科学不当行为正式调查委员会"。在接连成立三个委员会的过程中，调查方向已经从“为什么我们不能重复实验结果”变成了“看看谁该打铺盖走人”。非常感谢基特.查普曼为我提供了近200页的伯克利大学内部调查报告，这是他根据加州公共记录法获得的。可以想象，这三个委员会涵盖了很多相同内容，所以我将把他们的主要论点总结为三类。1，统计学方面——这些测量结果确属真实的可能性有多大？2，技术方面——是否有证据表明原始数据遭到了有意或无意的篡改？3，身份方面——如果有的话，谁该负责？

先从统计数据开始。其他实验室试图验证伯克利的结果时一无所获，这一点很奇怪，因为这些实验室的粒子束设置实际上更优越，照理说应该比伯克利更有机会产生118号元素。伯克利的粒子束性能上限是1.6 x 10^18个氪离子。GSI和日本理化学研究所加在一起是4.9 x 10^18个，几乎是前者的三倍。按照最宽松的方式解释这一统计数字，就好比别人只能旋转一次轮盘而你能旋转三次，那么中奖几率理应是别人的三倍。换句话说两家实验室加在一起观察到的118号原子数量应该是伯克利的三倍。当然就像轮盘赌一样，这并不意味着一定就会发生这种事，只不过在统计学上应该发生这种事，但是实际上却没发生。

另一位物理学家H.K.施密特（H.K Schmidt）分析了一项早期研究记录下来的110号元素和118号元素的衰变链数据。要记住，元素的半衰期是统计量。如果你测量一个随机原子的放射性样品，它的衰变时长将完全随机，可能是一微秒，也可能是几分钟。为了计算半衰期，需要分析大量原子，然后将所有原子的衰变时间绘制成概率分布。理想的分布应当呈L型，包含许多非常短的衰变与越来越少的长时间衰变。110号元素的数据与这种模式一致。但是当同样的测试应用于118号元素论文当中所示的3个原子时，概率分布曲线却急剧上升，大多数衰变都聚集在图表的中间。这样的数据一看就很扯淡。还有三名伯克利团队成员私下里自行进行了统计分析。在100万次随机试验中只有0.82%的衰变分布与118号元素的数据相符。这个数据几乎没有可能是真的。

接下来是技术方面。用来检测衰变事件的程序名叫GOOSY。众所周知，GOOSY有时不可靠，偶尔会出现故障，共享内存数据库中的数据可能损坏。具体的损坏形式包括不正确的直方图，错位的数组索引，或者截断的数组。这些问题的发生如此频繁，以至于GOOSY周围笼罩着一道迷信的光环。需要真正有经验的人们才能意识到GOOSY出现了故障，更不用说破译其中的测量数据了。但是尼诺夫提供的数据当中的模式实在太过完美，不可能出自故障。引用《纽约时报》的话来说。“就像Microsoft Word崩溃之后仿照传说当中乱敲打字机的猴子，抛出了莎士比亚的名句。”认为GOOSY的崩溃可以完美地破坏几十行的测量结果，从而形成五条原始α衰变链，这种想法十分荒谬——时间测量、能量测量、位置测量，所有这些数据协同一致都出了错，结果形成了不止一条、而是五条虚假的衰变链。

随着文件损坏的可能性遭到排除，剩下的唯一解释是原始数据文件遭到了以某种方式操纵。不管是有意还是无意，数据文件当中发生了某些非随机事件。调查的重点放在了最初显示118号元素的事件上。在1999年有两条与118号元素相关的程序运行纪录。4月8日至12日的第013号运行检测到了三条阿尔法衰变链。其中两条被写进了发表的论文。几周后，从4月30日至5月5日的第015次运行也检测到一条阿尔法衰变链，同样被写入论文。最后，在2001年4月至5月的045次运行中，只显示了一条α衰变链。通过检查相关的系统日志文件，委员会确定这三次运行呈现的所有数据都是原始数据，原始磁带没有被改动过，不过应该包含045号运行的原始数据磁带不见了。关于这盒磁带的去向没有任何解释。可能是故意遗失，也可能是意外。幸运的是，委员会发现了一个磁盘文件，据信包含了045号运行纪录的精确副本，这个副本也得到了分析。委员会把这些原始数据输入GOOSY重新分析了一遍，没有发现118号元素的迹象。真是咄咄怪事。

接下来委员会开始深入研究日志文件。GOOSY会输出一个体量巨大的运行日志，其中一堆数据分列展示。最左边一列是时间，每一行都被认为是一个独立“事件”，意味着探测器在某处收到了能量读数。我们这里讨论的是极快的物理现象，所以一秒钟内可以发生几十个事件。在2001年的日志当中有一组六个事件表现了一串三个α粒子的衰变，因为它们被探测器探知的位置很接近，而且它们的能量读数与118号元素的预测相符。然而在GOOSY多次运行后，委员会重新检查了日志文件，发现这些完美数字已经不存在了。除非有着丰富的GOOSY使用经验，否则完全看不出篡改数据的迹象。GOOSY的打印输出通常会包含63到68行文本。在调查过程中委员会发现了五个例外情况。其中一个就是针对118号的检测，足有76行那么长，几乎就好像某人以某种方式向读出文件增加了额外几行文本。

12:54的事件指出，一个200Mb的文件在5秒钟内得到了读取和分析，然而运行GOOSY的计算机性能无法以40Mb每秒的速度处理文件。唯一的解释是这个文件实际上并没有得到分析。看一下12:54的事件的第二栏，可以看到两道短横线“- -”，接下来15:03的事件显示了一个“$ANL”。委员会注意到，只有在运行“将另一个文件的内容输入到日志文件”这一命令时，两道短横线才会出现在第二列。换句话说，某人通过GOOSY分析了原始数据，然后将GOOSY输出的分析后的数据文本复制粘贴到文本编辑当中，然后逐行手工修改文本，直到数字显示出看似完美的α衰变链；再然后此人将新文本保存到另一个文件，并且在GOOSY中运行一个命令——根据“--”行所示——用这个文件覆盖了GOOSY原本的日志文件，从而显示出了发现新元素的惊人证据。因此2001年的日志文件有明显的被篡改证据。

但是1999年又怎么样？事实证明委员会只是找错了地方。日志文件显示了所有正确的输出，但是一旦将这些表格与那些被选入发表论文的表格进行比较，重大的差异就显现了出来：能量值和时间值都被改变了，还有一些全新事件被加入了进去，数值的调整刚好足以表明α衰变链的存在。换句话说，这篇论文的全部基本依据都是编造的，这些依据与GOOSY的数据并不相符。假设只有一个人真正看到过原始日志文件，而这个人恰好又是论文的第一作者，那么这种公然造假的行为并非没有可能。委员会后来发现，每个可疑的日志文件都属于同一个用户账户。VNinov。

最后是身份问题。你或许以为在这一点上案情一清二楚，看看用户账户名称就知道究竟是谁篡改了日志文件，但是伯克利必须将调查进行得滴水不漏。在整个调查过程中，随着越来越多的迹象表明尼诺夫是罪魁祸首，他被安排带薪行政休假，他还聘请了法律顾问。尼诺夫并不打算不战而降。即使没有用户账户名称这样的直接证据，依然有很多迹象表明尼诺夫参与该项目的方式并不完全光明正大。当初伯克利提交论文时，原始数据仅仅被分析了三次，都是由尼诺夫进行的。当委员会寻找原始数据时发现基本上没有电子版的数据，唯一的118号探测记录就在尼诺夫的两张手绘纸上，然而当时没有人仔细检查这些数字的来源。后来一个委员会要求尼诺夫重现论文中的图二，尼诺夫能够制作出图二当中A、B和C部分的近似版本，但他无法使用任何分析程序重现D部分，而是声称他最初用手绘完成了D。有趣的是在这四部分图表当中，唯独D的线条足够简单，用手工也能生成。

在整个调查过程中尼诺夫一直坚持自己的清白。委员会特意询问尼诺夫，他是否认为GOOSY可能破坏了数据。他的回答是否定的。相反，他提出了好几套阴谋论主张。起初尼诺夫认为伯克利实验室的其他人一定是嫉妒元素狩猎小组获得了如此多的粒子束使用时间，因此暗中捣鬼。后来尼诺夫又改换了说辞，认为在其他实验室的最初报告未能重现自己的结果之后，团队当中的某个人一定吓坏了，以至于掉过头来从原始数据当中删除了衰变链。最后，撇开破坏的可能性，也撇开有人被吓破胆的可能性，维克托.尼诺夫继续辩称实验室的每个人都可以访问VNinov这个账户，因为他的账户密码显然是公开的秘密。其他人可以很容易地使用他的账户，而任何责任都会落在他身上。委员会发现这一点确实有可能，其他实验室成员确实可以接触到他的一部分文件。这套说辞的问题在于，像尼诺夫这样的GOOSY专家，在他最终审查数据的时候，怎么会没有注意到任何改动？

同样，在2001年10月，伯克利向《物理评论快报》提交了一份撤回论文的声明。《物理评论快报》拒绝撤回该论文，理由是维克托.尼诺夫拒绝在撤稿上签字。如果他认为自己遭到了欺骗乃至陷害，那么他为什么会拒绝在撤回声明上签字？相反，尼诺夫只在2001年12月14日参加了一次面对面采访并拒绝了后来的两次邀请。他后来的声明是对所提供问题的书面回答，估计在发表声明之前已经咨询了他的法律团队。尽管如此，尼诺夫的一部分回答还是近乎小题大做。他声称李易扬报告中的几个数字“偏离了几个数量级”，以此来诋毁它们。这些数字没有任何问题，它们只是碰巧基于罗伯特的神奇配方而已，众所周知该配方与大多数现有科学文献不一致。他还花了一整段时间声称委员会对GOOSY故障的关注堪比“关于Windows与UNIX或者Word与WordPerfect孰优孰劣的争论”。走投无路的尼诺夫甚至开始乱咬自己的朋友。当然，就算之前有人相信他的话，现在也没人相信了。无论他们事先与尼诺夫有着怎样的交情，现在都已经完蛋了。他们现在不想和他扯上任何关系。

八，后果

锤子很快就砸了下来。2001年11月21日，尼诺夫在不当行为调查开始前一周被安排行政休假。2002年5月他被正式解雇。之后他向加州大学伯克利分校提出申诉但是没有任何结果。近一整年后这篇论文终于被撤回。他的合作者当中没有人遭受欺诈罪名的牵连，尽管这并不妨碍委员会对他们说几句狠话。委员会尤其关注他们眼中科学审查过程令人震惊的薄弱环节：支撑118号元素的全部论证完全基于尼诺夫一个人的分析，。尼诺夫的确是GOOSY的唯一专家，但这并不妨碍任何人查看原始数据文件。部分问题可能源于管理层级。这项实验基本上奉行共同领导原则，肯-格雷戈里奇主管设备方面，Ninov主管数据分析，因此他才能够规避审查。最后，委员会还批评整个伯克利实验室令人惊骇地缺乏实验记录，关于1999年的突破性发现的纪录尤其缺失。正如我们现在所知，这些突破性实验结果完全记录在两张纸上。

海恩斯.盖格勒（Heinz Gaggeler）是尼诺夫的一个朋友，当时他们都在GSI工作。两人去山中远足的时候，尼诺夫经常会在他家过夜。“维克多来到伯克利时受到了很好的接待，他得到了充分的支持。正因为如此，人们没有太仔细研究他所做的分析……这完全是一场灾难。这件事是否摧毁了伯克利？当然。伯克利可是伯克利，外面的世界不想要假新闻。这场戏已经唱完了。”肯-格雷戈里奇宁愿完全不谈这场丑闻。“那是一段黑暗的时期，已经过去了，我不想翻旧账。”达琳.霍夫曼终究未能得到她的新元素。对于高层人士来说，在自己的眼皮底下发生如此明目张胆的欺诈着实令人羞愧。

另一方面，还有好几个二十多岁出头的研究生的名字也登上了那份论文。哪怕你在实验过程中仅仅在回旋加速器旁边值过一次班，你的名字也能登上论文。你的知识或者责任远远不够，甚至都想不到居然这种实验可以作假。如今在职业生涯的一开始，你的名字就永久成为了一篇被撤回的造假论文的一部分。突然间你的简历从一张能让你进入任何一家心仪实验室的黄金门票变成了一块带有放射性的警告牌。对某些人来说还不如直接从职业履历当中删除两年。

而且这种损害并不完全限于伯克利。西格德.霍夫曼（Sigurd Hofmann）曾是尼诺夫在GSI的老板。当时110至112号元素已经被其他实验室验证，而GSI最初发表的论文所使用的数据也经得起推敲。他们发现的新元素很可靠。然而他们的实验室也在使用GOOSY，而尼诺夫一直是他们的GOOSY专家。霍夫曼回忆了他们在寻找112号元素时的一件事，那时候尼诺夫仍然在GSI工作。实验刚刚开始一个星期，尼诺夫就声称他发现了一些东西。西格德立即要求他将新发现的所有原始数据都打印出来，但是尼诺夫说他很忙，等到午餐过后再说。当你可能刚刚发现了一种新元素的时候如此不紧不慢着实很奇怪。更有甚者，打印结果本来并不该耗费多少时间，然而尼诺夫却花了一整天才把结果拿给霍夫曼。打印结果让霍夫曼感到困惑：上面缺少数据，而且看起来不太像衰变链。他告诉尼诺夫这还不够好。要想发表任何论文，他们必须等待更可靠的事件。当时他没有多想，因为仅仅一个星期后他们就看到了真正的112号元素，至于尼诺夫的奇特衰变链在论文当中只是被简单提了一嘴，几乎没有引起任何关注。在当时这点消失很容易被遗忘。如今凭借事后之明来看，很明显尼诺夫也曾经试图伪造112号元素。

霍夫曼回头检查了原始数据文件，这些文件仅仅显示了放射性背景噪音。但是在尼诺夫当时使用的电脑上，这些旧文件被手动修改过，个别数字被改变了，而且修改的手脚很不利索。根据老板的建议，霍夫曼进一步向前追溯，又找到了单独一条由尼诺夫记录下来的110号元素衰变链，这些数据也以同样的方式遭到了篡改。没错，尼诺夫曾经试图伪造五种新元素。在所有与尼诺夫的名字有牵扯的元素当中，唯一一种没有任何证据表明弄虚作假的元素是111号。尼诺夫的前两次造假之所以侥幸过关，是因为他的团队随即发现了真正的元素。GSI最终发表了一篇关于110至112号元素作的后续论文：“我们在两个案例中……发现了数据不一致。由此得出结论，由于我们尚不清楚的原因，用于建立这两条衰变链的部分数据是虚假的。”我们尚不清楚的原因，是啊。他们没有提到尼诺夫，但是其中的暗示很清楚。他们受到的打击远远没有伯克利那么严重，不过丑闻依然造成了持久的损害。究竟有多大很难说。日后GSI请求允许搜索序号高达126的元素，但是高层拒绝了这一提议。正如基特-查普曼在《超重》一书中所说：“我看到过内部报告……然而，声称[尼诺夫欺诈]是GSI在元素竞赛中落后的唯一原因，不仅会误导读者，也是对于每一位相关人员的不尊重……事实要复杂得多。”

让我们评估一下目前所知道的情况。首先是元素狩猎竞赛的全局状况，这是一个竞争激烈且极其不稳定的研究领域，一家实验室很容易为了优先发现某种元素而草率行事。其次，伯克利大学是一家曾经独占鳌头、备受尊敬的机构，但是如今已经超过二十五年寸功未立，因此更加渴望胜利。第三，他们刚刚从竞争对手的实验室挖来了一位该领域的年轻新秀，他的名字已经和三种元素联系在一起，被广泛视为该领域的下一位超级明星，而且还他带来了一套只有他自己知道如何使用的定制软件程序。所有这一切都是灾难的源泉。

谈论尼诺夫丑闻就不可能不触及同年的另一起重大物理学欺诈事件。扬.亨德里克.肖恩（Jan Hendrik Schon）同样因多年伪造有机半导体数据而被贝尔实验室解雇。这两起备受瞩目的欺诈案在如此短暂的时间内接连爆雷，迫使美国物理学会修订了针对研究不当行为的准则。在此之前没有人想到有人居然会如此厚颜无耻地以如此公开的方式伪造数据。准则修订之后，共同作者有责任为同事的工作提供担保，而不能因为他们没有直接参与而简单地推卸责任。

在这两个案例当中，欺诈的发生都是由于单独一个薄弱环节。我觉得更有趣的要点在于这两个案例的分歧。虽然肖恩的确切动机不清楚，但是你可以合情合理地主张他是被逼着伪造数据，从而在经济崩溃期间保住工作，然后这些谎言像滚雪球一样越滚越大，直到他再也无法掩盖。尼诺夫并没有类似的合理动机。同样，与肖恩一样，有人怀疑尼诺夫想在他认为十拿九稳的发现上抢先插上旗帜，从而领先于伯克利的竞争对手。或早或晚，一定会有人发现这些被他插旗的新元素，到时候他自然可以弄假成真。如果他真的抱定了赌博心态，那么他严重高估了自己的胜算。阿伯特.吉奥索说得很好：“他为什么这么做，我真不知道。这是一个真正的谜。这么做对于他没有任何好处，绝对没有，只会让他失去一切。”他几乎庆幸于自己的好友西博格此时已经去世，“他本来是合作者之一，这种事几乎一定会要了他的命。”

维克多.尼诺夫不再从事物理学工作，尽管他仍然保留着他的博士学位。自从被伯克利大学开除后，他曾短暂地在太平洋大学担任物理学教授。2006年以来，他在加州的若干家公司担任过各种工程职位。他现在已经六十多岁了。尼诺夫的确切动机几乎肯定将会成为永远的谜团。有鉴于此，我想分享一套显然十分牵强的个人理论，由尼诺夫在GSI的老上司提供。西古德.霍夫曼仔细检查了尼诺夫首次提出虚假主张的日期。尼诺夫声称他在11月11日看到了110号元素，而它的半衰期是11.19分钟。就其本身而言，11这个数字出现得如此频繁确实很奇怪，但是考虑到德国的狂欢节通常在11月11日上午11点开始，与一战停战日相吻合，霍夫曼认为尼诺夫或许一开始仅仅打算开个玩笑。我承认这样的论据很薄弱，但是118号元素——尼诺夫的另一个假货——的宣布日期是4月19日，这一天正好是格伦-西博格的生日。谁知道呢？也许我们确实有点捕风捉影了。

九，结局

在尼诺夫丑闻中唯有杜布纳-利弗莫尔实验室完全没有受到影响。就在尼诺夫被解雇的同一年，杜布纳-利弗莫尔联合宣布发现了116和118号元素，以及他们仍未证实的114号。第二年，他们又主张发现了115号元素。与此同时他们还认为α衰变很可能顺便产生了113号。二十年前这样的合作关系似乎不可能存在，但是俄美合作团队正在压倒其他所有人。当然，伯克利和GSI并不会就此自甘落后。在2009年盐湖城的一场会议上，一位研究人员出乎意料地找到利弗莫尔小组，告诉他们：“我这里一些数据，刚刚得出来，谁都没见过……我们刚刚证实了你们发现的114。”这位研究人员是肯-格雷戈里奇。在经历了尼诺夫欺诈案的巨大尴尬之后，伯克利还是把科学界的利益放在了第一位。

化学联合会在2012年确认了114和116号元素，两个元素的名字（钅夫）与（钅立）分别纪念了加州的利弗莫尔市与俄国元素狩猎事业的开创者格奥尔基.弗廖罗夫。元素战争的双方正式成为了合作伙伴。但是按照惯例，又出现了新的挑战者来填补伯克利和GSI留下的真空。日本理化学研究所拥有世界顶级的加速器，不必像其他主要实验室那样排队争夺粒子束发射时间。经过长达十年的僵局，日本勉强发现了113号元素，尽管根据我的理解这项裁决很有争议。冷战结束了，但是新的竞争者依然会不断涌现。从另一方面看，杜布纳确实得到了118、115与117号元素。2010年以95岁高龄去世的阿伯特.吉奥索终究没能得到以他名字命名的元素。（钅吉）曾是伯克利118号元素的拟议名称，最后，118号元素以尤里.奥加内森（Yuri Oganessian）的名字命名，他一直是而且仍然是杜布纳实验室的主任，任职时间几乎与柏林墙倒塌的时间一样长。他是第二位以自己名字命名元素的在世者，加入了格伦-西博格的精英小俱乐部。

118号元素标志着元素周期表第七行也是迄今为止最后一行的结束。几乎可以肯定这张表还有第八行。率先填充第八行空格的希望看起来属于杜布纳-利弗莫尔或者日本理化。119和120号元素——希望它们能在未来五年内被发现——将开始这新的一行。目前人们正在尝试一些不同的配方。日本理化想尝试钒和锔。杜布纳-利弗莫尔希望尝试冲着锫发射钛。用这些元素制作粒子束并不是特别容易。钙-48很适合用来制作粒子束，但是要用锿作靶子才有可能得到119号元素，而锿很贵。甚至还有一个雄心勃勃的计划，打算对调关于粒子束与靶子的一般概念，让中等大小的铁当靶子，将超重的钚当成粒子束——到了眼下这一步已经不能因为某种方法听上去过于疯狂而弃之不顾了。当119和120被发现时，它们将位于第八行的开头。不过在那之后谁知道会发生什么？也许我们需要再添加一行，完全脱离周期表的其他部分。根据魔岛理论，126号元素应该特别稳定。在此之后，有人还主张我们应该有可能发现172号元素甚至173号元素。可能吗？确实有可能。实际吗？谁知道呢？

这一切对于现实生活当中的化学有什么意义吗？可能没有。随着我们愈发了解118号之后的元素，我们注意到传统的化学知识开始瓦解，变得越来越无关紧要。在118号之前，某种元素的化学性质可以通过其电子轨道的形状来合理预测。一旦原子核里塞进118个质子，电子轨道看起来就像一个圆球。你可能会问，为什么我们要在几十年来早已收益递减的实验上花费这么多时间金钱。我可以告诉你，这些新元素当中的一部分被用于癌症治疗的放射疗法并且已经拯救了数百万人的生命；我可以告诉你，其中一些元素可能被用来提高未来核反应堆的效率。然而绝大多数的元素并不那么有用，它们只会存在于零点几秒的时间。但是到了现在你应该知道效用从来就不是重点。这就像你小时候想要试着看看能把积木塔建多高才会倒塌，我们之所以这样做是因为——为什么不呢？