周期表にない仮想的な元素一核融合でも作れない新しい原子を化学反応で作れるか？

摘要

「化学」というと，人によっては“原子”や“分子”が出てくる（難しい？）授業を思い出すという方もいらっしゃるかもしれない。しかし化学として知られる知識体系の多くは“生活の知恵”のような日常経験に基づいているか，少なくとも密接に関係している。つまり，それだけ化学の対象は広範で歴史は古く，多くの事実が既に知られており，基本的な法則は確立している。その化学の授業で，大抵最初に習うのが「周期表」であろう（図1）。100種類以上ある元素をある規則に従って並べると，“周期的に”類似の性質を持った元素が繰り返し現れるという表である。丁度8列（ラテン語でオクト）で一周することから，オクテツト則といわれる法則も，よく化学の教科書に出てくる。18世紀から19世紀にかけて元素の周期性に関して先駆的な研究が多数あるが，有名なのは1869年にロシアの化学者ドミトリ·メンデレーエフが提案した周期表（図2）であろう。原子核の物理と化学に関する研究で，ロシアには歴史に名を遺した著名な科学者が多い。物理と化学が未分化だった当時を反映して，この周期表には実は二つの重要な側面がある。メンデレーエフは元素を原子量の順番に並べた。原子量は原子核の質量，すなわち陽子と中性子の数で決まるため，メンデレーエフは元素の周期性を原子核（物理）で考えていたことになる。一方，日本をはじめとする多くの国では，周期表は（物理ではなく）化学の教科書に登場する。そして，原子量の順番に並べるのは誤りであり，本当は陽子，つまりは価電子の数（化学）が周期性の原因であると説明する。その一方で，（これまで周期表に出ていなかった）新元素の発見というと，大抵の人は原子核に含まれる陽子の数が既知の元素と異なるものを想像する。例えば日本人研究者が発見し，2016年11月に新元素として世界に認められたニホニウム（113番元素）は記憶に新しい。つまり周期表にない新しい元素を見つけることは新しい原子核を見つけることであり，核融合や核分裂といった原子核の変化に伴う莫大なエネルギーが必要になると思いがちである。