元素周期表迎新会上，发现者为何拂袖而去？
原文以The battle behind the periodic table’s latest additions为标题
发布在2018年6月13日的《自然》新闻特写上
原文作者：Edwin Cartlidge
2015年，四种新元素在万众瞩目下正式加入了元素周期表——但一些研究者辩称这一决定太过仓促了。
2016年5月，瑞典南部的Bäckaskog Castle本该一片欢乐的景象。在诺贝尔基金会的赞助下，一群物理学家和化学家聚集在此，召开一场特别的专题会议，回顾全球科研人员为探索核科学极限所做的努力，同时庆祝四种新元素在几个月前加入元素周期表。这四种元素的正式名称原计划在几天内正式宣布。对于发现它们的科学家和国家而言，这是一份巨大的荣誉。
Karol Banach
虽然与会的许多人都为核科学的进展——以及这些进展所带来的大新闻——而激动不已，但是也有相当数量的科学家感到担忧。他们担心用以评估新元素发现真实与否的流程有缺陷，另外也忧虑对新发现元素进行的评审不达标准。一些人认为目前的证据并不足以为最具争议的两种元素——115号和117号元素——进行正名。元素周期表的科学可信度岌岌可危。
在会议的最后，一位科学家提出通过举手表决来决定是否要按计划公布这些新元素的名称，这暴露出了众人忧虑的程度之深。多数科学家表决延迟宣布新元素的名称，俄勒冈州立大学的核化学家Walter Loveland说。这一结果令领导发现了其中三种新元素的几位俄罗斯科学家感到极其不满。“他们一跺脚，径直离开了，”Loveland说，“我从未在学术会议上见过这样的事情。”
尽管顾虑重重，但是新元素的正式名称还是很快对外公布了。
然而这一系列围绕新元素正式命名所发生的事情使得一些研究者忧心忡忡。瑞典隆德大学的核物理学家Claes Fahlander认为实验结果终将证实镆和
当全世界准备在2019年庆祝化学元素周期表国际年时，围绕这四种新元素的争论推动了未来的新元素鉴定流程的改革，同时也在元素周期表最底层投下了不确定性的阴云：元素周期表的监管机构有可能对最新发现的元素进行重新审核。
这些争议部分源于一些化学家和物理学家之间的不和——究竟谁才是元素周期表最正统的监护人。从历史上来说，化学家一直担任着这一职责，因为几百年来，他们利用化学方法发现了自然存在的各种元素。
然而在过去的几十年里，核物理学家领导了对新元素的探索——通过在标靶中打入原子核来人工合成新元素（参见“如何创造一种元素”）。仅仅是造出这些超重元素的一个原子就可能花上数年的时间——这些超重元素以极其不稳定而著称，有些在远不足一秒的时间内就通过放射性衰变分裂掉了。众人争相创造下一个元素，但是要提供确切的发现证明却变得越来越难。
手足之争
核准或否决新元素发现的工作由两个姐妹组织负责：国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）和国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）。自1999年以来，这两个组织一直依靠一个特别专家小组，即联合工作组（JWP）来做评估判断，该小组由卡内基梅隆大学的荣休教授、核化学家Paul Karol领导。工作组定期重建来审核有关发现新元素的声明，最近一次重建于2012年，由Karol和另外四名物理学家组成，之后在2016年解散。
当时，这个工作组将发现115号、117号和118号元素的荣誉归于俄罗斯杜布纳联合原子核研究所资深核物理学家Yuri Oganessian所领导的俄美联合团队，将113号元素的发现归功于日本理化学研究所仁科加速器科学研究中心。
联合工作组的审核决定于2015年12月30日对外公布，与此同时，IUPAC迅速召开了一场新闻发布会，宣布发现四种新元素（当时新元素还未获得正式命名）。实际上，他们这样做的时候，IUPAC执行委员会还没有批复联合工作组的结论，因此是违反该联合会的公开规章的；执委会过了一个月才予以批复。更富有争议性的是，时任IUPAP主席的墨尔本大学教授Bruce McKellar称，联合工作组的决定根本没有呈报给当时正等着看结果的物理联合会。
这一疏忽使两个联合会之间业已紧张的关系更加紧绷。瑞典隆德大学的物理学家、McKellar之前的IUPAP主席Cecilia Jarlskog称，多年以来，化学联合会不公平地主导了核实新元素发现的流程。（Karol告诉《自然》，在准备联合工作组的报告时，他几乎只和化学联合会联络。）在2016年的瑞典会议上，Jarlskog明确表达了她的不满，指责IUPAC试图单独宣布新元素，抢占风头。根据公开的讲演稿显示，她辩称只有物理学家才“有能力”核实新元素发现。
在此次事件中，联合工作组关于115号和117号元素的审核也招来了批评的声音，使物理学界和化学界之间的关系变得更加紧张。声称发现了这两种元素的团队称，115号和117 号元素的放射性衰变链可以匹配，这可以作为证据支持新元素的发现，联合工作组认可了这一结论。但是这种被称为“交叉轰击”的方法在分析奇数号元素时是出了名的不可靠。瑞典隆德大学的Fahlander及其合作者报告称，对于115号和117号元素而言，此类匹配不太可能存在——这一担忧在2015年2月就引起了联合工作组的注意。
专家组成员Robert Barber是一位来自加拿大曼尼托巴大学的核物理学家，他说虽然他和他的同事们对交叉轰击方法“深感担忧”，但除此之外并无其它可用的证据，而且他们对于所有的决定都达成了共识。Loveland也支持联合工作组的整体结论，他认为即使最近这一届工作组弄错了部分细节，但历史表明工作组的结论不太可能会被推翻。
杜布纳研究所的核物理学家Vladimir Utyonkov也对联合工作组的工作感到不满。虽然他不认同隆德大学团队对交叉轰击的看法，而且相信俄美团队的发现十分可靠，但是他坚持认为专家组缺乏“高水平的”重元素合成专家。Utyonkov还说专家组的报告草案充斥着各种错误。为了维护自己和同事们所做的工作，Karol辩称他们只是试着遵照审核流程应遵守的公开标准。总体而言，他说：“我认为联合工作组对自己的报告感到非常满意。”
尽管如此，2016年瑞典会议的大多数与会代表都对联合工作组持批评态度。澳大利亚国立大学的核物理学家David Hinde询问了大约50名当时在场的研究者是否认为联合工作组的报告“在科学上令人信服”，结果只得到了极少数的肯定回答。
评审问题
尽管存在种种顾虑，IUPAC和IUPAP依然决定在2016年6月宣布了四种新元素的名称。McKellar承认他原本对此做法有所疑虑，但是他所咨询的大部分物理学家和化学家都告诉他，联合工作组的整体结论——如果并非所有分析细节的话——多半是可信的。
当时任IUPAC无机化学部主席的Jan Reedijk称，当初之所以一早就公布消息，一方面是为了防止消息泄露，另一方面是为了满足发现这些元素的实验室的要求，他们急切希望公布消息。因此，在联合工作组的调查报告通过了同行评议并被化学联合会的学术期刊《纯粹与应用化学》接收之后，他很快就代表他所属的分部在2015年12月批准了这份调查报告。“我注意到报告已经走完了适当的同行评议流程，所以我在不到一个小时的时间内就给出了我的‘同意’。”他说。
然而，现在并不清楚评审过程是否是真正独立的。根据化学联合会的执行总监Lynn Soby所说，联合工作组的工作结果在对外公布之前经过了两轮评审。在第一轮中，工作组的调查报告被送到若干实验室，主要是参与了新元素发现的实验室，另外还送给了其中一个实验室所推荐的一名审稿人。在第二轮中，这份调查报告被送给化学联合会的术语、命名及符号委员会的成员们做进一步审核。
Soby说该委员会的任务是检查用词和格式上的错误，因此为工作组报告提供学术细节审查的责任实际上落到了发现新元素的这些实验室自己身上。Soby称这一做法是妥当的，因为这些实验室成员就是该领域的专家。然而其中一名研究人员Utyonkov以为化学联合会招募了另外15名独立专家来进行学术评审。Utyonkov以为他和另外两位来自杜布纳研究所的同事只是被要求检查报告里提到的事实和数字。“我不知道我们怎么会被当作独立审稿人。”他说。
现在回过头来看，Jarlskog真希望她和物理学界的其他人当时更密切地关注了整个评审流程，尤其是对于联合工作组的结论的评审。“一想到我们的疏忽，我就要做噩梦。”Jarlskog说。
为了打消人们的种种担忧，两个联合会一致通过了新的元素评审程序。根据5月份发布的修订版规范，在共同发布联合工作组的结论之前，IUPAC和IUPAP的主席将各自拥有审核工作组报告的机会。在具体实施上，除了《纯粹与应用化学》的评审，两个联合会还将展开独立的同行评议。
McKellar认为这些变化将会产生积极的影响。“两个联合会在合作修订新规范的过程中建立了相当程度的互信。”他说。
但这些改变不足以让Jarlskog等批评人士满意。“我单纯地认为这些新规则不会改变什么。”她说。ⓝ
Nature|doi:10.1038/d41586-018-05371-y
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