国立研究開発法人日本原子力研究開発機構：JAEAメールマガジン　No.368

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━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━2015.04.10／No.368━━━

＊今週のPick Up＊

〔プレスリリース〕・・・１０３番元素が解く、周期表のパズル

〔トピックス〕・・・ISCNニューズレターを更新しました（No.216）

＝　お知らせ　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

【プレスリリース】

１０３番元素が解く、周期表のパズル

科学雑誌「Ｎａｔｕｒｅ」の表紙でも紹介されました。

http://www.jaea.go.jp/02/press2015/p15040901/

－…＊１０３番目の元素ローレンシウムの電子構造を初めて解明－７０年前に予測された元
素群の特性が実証される＊…－…－

元素の周期表を見ると、原子番号100を超えるものがあります。これらの元素は非常に重
いため、「超重元素」と呼ばれます。

超重元素は自然界には存在しません。核反応によって人工的に作ることができますが、ご
くわずかしか生成できません。さらに原子核が崩壊して別な元素に変わってしまうまでの時間
（寿命）も長くて数分間です。このため超重元素の一つである原子番号１０３番のローレンシ
ウム（Ｌｒ）の性質は、ほとんどわかっていませんでした。

謎に包まれていたこのＬｒの性質の一端がこのほど、明らかになりました。解明に成功した
のは当機構の先端基礎研究センターの佐藤哲也研究員と浅井雅人研究主幹をはじめとする
研究者と、ドイツ・マインツ大学やスイス・欧州原子核研究機構の研究者からなる国際的な共
同研究チーム。同チームは、当機構の原子力科学研究所にあるタンデム加速器施設に設置
したオンライン同位体分離器を改良し、その性能を向上させました。その結果、世界で初めて
ローレンシウムのイオン化エネルギーを測定することに成功。ローレンシウム原子核の周り
を運動している最も外側の電子が、極めて緩く結合していることがわかりました。

今から約７０年前の1940年代に、ノーベル化学賞受賞者のシーボルグ博士はある仮説を
提唱していました。その仮説は、当時すでに周期表上で、欄外に置かれていた「ランタノイド」
と呼ばれる元素群と同じ様に、原子番号８９のアクチニウムではじまる元素群を「アクチノイド」
とするべきだというものです。このアクチノイドは当時まだ原子番号94番のプルトニウムまで
しか発見されていませんでした。今ではこの「アクチノイド」元素群は全て発見され、原子番号
103番のローレンシウムまでをアクチノイドと呼びます。しかし、ローレンシウムの化学的性質
はほとんど確認されていないため、実際にローレンシウムがアクチノイド最後の元素である特
徴を持つのか実験的に確認されていませんでした。この予測が今回、証明されたのです。

原子核の周りには電子があります。この電子をはぎ取って陽イオンにするために必要なエ
ネルギーを、イオン化エネルギーと言います。例えば、原子番号５７のランタンから７１のルテ
チウムまでの元素群は、ランタノイド元素群と呼ばれ、これらの元素群のイオン化エネルギー
を調べてみると、番号が進むにつれてイオン化エネルギーは少しずつ増えますが、最後のル
テチウムでは一転してぐっと低い値になります。

　同じようなことはアクチノイド元素群でもあると予想されていましたが、今回の報告では、ロ
ーレンシウムのイオン化エネルギーを決定することに成功し、その値が極端に低いことを明
らかにしました。この結果は、アクチノイド元素群でもランタノイド元素群と同じ傾向があること
を示していて、これによって「アクチノイド」元素群が、シーボルグ博士の予測通り103番元素
で終了することが証明されたのです。半世紀以上の時をかけ、周期表のパズルがひとつ解
けたのです。

今回、実験を行ったのは原子力科学研究所のタンデム加速器施設です。ローレンシウム
はその同位体の²⁵⁶Lr (半減期27秒)をタンデム加速器で得られるホウ素ビームをカリホルニ
ウム標的に衝突させて合成しました。ローレンシウムはガス気流にのせて、新たに開発した
表面電離型イオン源へ移動させてイオン化し、質量数256のイオンのみを分離することで、ロ
ーレンシウムのイオン化エネルギーの値を導き出すことに世界で初めて成功しました。