在约里奥 - 居里夫妇合成第一个人工放射性同位素（磷30）五十年之后，人们已发现了1900多种放射性同位素，制成了十七种超铀元素，其中最末一种是我于（1984年）3月22日在巴黎宣告其诞生的108号元素，当时适逢人工放射性问世五十周年。事情是这样的：我所领导的一个由十二位物理学家组成的小组在达姆施塔得重离子实验室（GSI）人工制成并鉴别出三个108号元素的原子。

这一发现使人感到意外，因为这些原子的寿命远比通常预计的要长。此外，这一发现还说明，人们早先何以能发现107号与109号元素（我们在1981年与1982年分别合成了这两种元素），它使我们更清楚地懂得：元素周期表是怎样告终的，为什么至今还不能发现人们在1966年便已设想其存在的赫赫有名的“超重元素”。

所有的元素，无论是天然的还是人造的，首先由它的序号或者原子序数Z确定，原子序数对应于核所含的质子数。同一元素的各种同位素由中子数区分。碧如，铀的原子序数Z=92，因此铀的原子核含有92个质子，再分别加上146与143个中子就成了同位素238与235。在所有这些核子之间有两种相反的力在起作用。第一种是作用于带电质子之间的库仑斥力，它使质子相互排斥，因而使核有分裂的趋势。第二种是核强相互作用力，它首先是一种难以觉察地作用于所有核子（无论是质子还是中子）之间的吸引力。它的强度很大，所以尽管作用范围极小——10-15 m数量级（相当于一个核子的大小）——仍能使原子核保持聚合。最后还有称为弱相互作用的第三种力，它同样在核放射性衰变时出现。但它的作用范围与强度都很小，主要在放射性现象中起作用。尽管这些力今天已比较为人熟知，但它们相互结合、在原子核中起作用的确切方式是错综复杂的，在某些方面依然不能预测或者难以计算。

所有这些相互作用的核子在核内形成一个复杂的量子系统。这个系统可能不稳定，可能有自发向另一能量较为稳定的状态演变的趋势。为达到此目的，主要有三条途径：α放射性、β放射性、自发裂变。α放射性是指放射出一个由两个质子、两个中子组成的α粒子（氦核）。β放射性是指通过弱相互作用，同时放射出电子与中微子，使一个中子转变为质子（或与此相反）。而在自发裂变时，核则分裂为两个大小相当的碎片。

这些各不相同的衰变方式——特别是自发裂变——的作用，在铀以后便占有主导地位。这就是为何不存在，或者不再存在自然态超铀元素的原因。但是这些元素却能通过轻核的聚变反应用人工制成。因此不可避免地提出一个问题：这种聚变反应可以一直进行到什么程度？也就是说，这种反应的限度是什么，超过这一限度后就不再有任何核存在了（哪怕只是存在一瞬间）？从理论上看，重要的是准确知道这一限度，因为这样就可以从总体上更好地理解地球上乃至宇宙间一切核物质的稳定性。

1974年以前，制造超铀元素的最有效方法是用极轻的中子束或元素束（直至Z=8）照射重元素靶。正是用这种方法，G · 西博格（a · Seaborg）和A · Ghiorso小组才在伯克利逐一合成了直至Z=106的超铀元素。在没有质量足够大的超铀同位素充当靶之后，我们便在达姆施塔得转而采用一种不同的机制：苏联物理学家Y. 奥格涅先（Y · Oganessian）和A · 迪梅A · Demin发明的“冷聚变”法。这种方法采用较轻而又较稳定的元素作靶，譬如铅（Z=82）或铋（Z=83）。由靶和轰击粒子聚变而成的合成核此时是用尽可能低的激发能产生的，也就是说，相应的温度比较低。

重离子加速器Unilac是我们能用冷聚变合成超铀元素Z=100至109的工具。这台由C · 施梅尔策（C · Schmelzer）设计的加速器是1970至1975年间在达姆施塔得建成的。为了产生实验所需的强大的重离子束，Unilac是我们成功的头号王牌。以制成108号元素为例，我们曾用铁58离子束轰击铅208靶。铁与铅聚变合成的核就是108号元素的同位素266的核。这种核制成时并不处于基态，而是处于受激态；它在放射一个中子后冷却下来，转变为同位素265。冷却时间为10-17秒数量级，这使我们没有机会观察到最初的合成核。然而剩余核的寿命（此时是同位素265）却比较长，使我们能够得到其存在的直接证据。

将剩余核与轰击粒子束分离是一项极其精细的工作。豫如说，在十天内产生了一丁点所需的原子，我们就必须在大约6×1017个轰击粒子中把它们分离出来。可是这些原子与轰击粒子都是向同一方向运动的，仅仅是速度不同而已。为了解决诸如此类的问题，H · 埃瓦尔德（H · Ewald）和我从六十年代起，分别在基森与于立希研究出飞行分离法（séparation en vol）。我们首先研制成一种效率可观的速度过滤器——“Ship”，它由G · 明根贝格（G · Münzenberg）任技术设计，自Unilac于1976年投入运行以后便开始工作。这台速度过滤器全长11米，主要依靠一系列磁铁与偶极电场，把轰击粒子与剩余核分离开来。它的分离能力达到1012，效率为20%。

核离开速度过滤器后便注入接头（jonctions），它们构成这一三段式实验机构的第三单元。这些探测器是用硅晶体箔制成的，厚度虽然很薄（0.3 mm），但足以俘获原子核。无论是最初注入的核，还是此核可能通过α放射或自发裂变产生的每个子核，它们到达的能量、位置、时间都能以100%的效率在接头内测出。这样，一个链式衰变的所有参数都能记录下来。譬如，当发生四次连续的α衰变时，共有15个参数（即五组能量 - 时间 - 位置参数）被记录下来。与聚变工具Unilac以及使用飞行分离法的速度过滤器“Ship”联用以后，接头使我们能够观察到诸如1982年产生一个109号元素原子和1984年产生三个108号元素原子那样极度稀少的元素。所有观察到的同位素的周期为10至10-2秒不等，都比我们的分离方法的限度（108-6）要大得多。事实上，实验的主要局限来自铅靶与铋靶，它们在粒子束的冲击下要发热。

我们在达姆施塔得观察到的107号与109号元素的同位素262与266不在基态发生裂变：它们只通过α放射发生衰变。按理，这并不令人奇怪，因为人们知道，奇奇同位素（含有奇数个质子与中子）对自发裂变来讲有更大的稳定性。然而大大出乎意料的是，人们发现108号元素也不是通过自发裂变，而是通过α放射衰变的。而且它的寿命至少是根据104号元素作简单外推所预期的一千倍。

这或许与我们在发现108号元素前夕所做的一次实验中得到的另一惊人结果同出一辙。在那次实验中，我们获得了106号元素的同位素259、260、261。同位素260格外令人感兴趣，因为它是Z=104以后唯一的偶偶核，而且同其他偶偶核一样，它相对于自发裂变的寿命是可计算的。不过同所有的理论预测相反，我们在实验中测得的这种同位素的稳定性与104号元素附近的同位素相仿（8毫秒）。此同位素主要不以裂变形式衰变，而是发射α粒子。人们因此发现，正如108号元素那样，这时核的稳定性增加了。那么这种稳定性来自哪里呢？

在研究原子核结合能的过程中，人们提出了两种理论。第一种带有宏观性，可采用类似确定带电液滴结合能的计算方法。第二种发端于量子论。这种理论依据这样的事实：每个核子在核内的能以及它的运动状态不是任意分布的；在量子力学规律的支配下，这些核子分布于连续的能壳上。一个各壳层均已填满的核因此获得额外的结合能。人们在观察惰性气体原子中的电子时，看到的正是这种现象。这种能壳效应在核的总结合能中所起的作用不足1%，可是在决定某些核是否稳定时却处于举足轻重的地位。人们特别期望，这种效应足以使一小部分核处于稳定状态，这些核对应于质子层与中子层均已填满（Z=114，N=184）。这就是假设的稳定原子核——所谓“超重核”。迄今为止，试图发现“超重核”的研究均告失败。尽管如此，在106号与108号元素身上观察到的惊人的稳定效应大可看作是超重现象的先声。

事实上，稳定性的增加并非是超重核的唯一特征。这些核还须在核子波函数的分布上具有极大的对称性，这与106号至109号超铀元素不同，它们的对称性比较小。超重核的核子分布使它们具有完全的球形，而在达姆施塔得观察到的超铀元素的同位素则可能是“长球形”的，也就是说与橄榄球相仿。但是当人们向球形核传递很强的激发能时——为制造这些原子核，常常不得不这么做——人们总发现这些核的基态的对称性被破坏了，这些核不再因能壳效应而处于稳定状态。然而，至于那些“长球形”的核，看来即使向它们输入很强的激发能，它们的较小的对称性也不至于破坏；这或许可以说明，人们为什么能够制成并观察到它们。换言之，这些“长球形”的变形核似乎远比球形的超重核更能经受诞生时的冲击，球形核完美的对称性同时使它比较脆弱。这就是我们从依据聚变机制进行的实验中获得的解释。所有这一切似乎说明：自发裂变时起稳定作用的能壳效应确实存在，但是这只有借助存在于铅208（Z=82，N=126）与超重元素298（Z=114，N=184）之间的变形核才能观察到。

[La Recherche 1984年9月]