第 4 章／第 3 節 填補空白：找出原子序 43（鎝）、61（鉕）等當時還缺少的天然元素#

整數地圖上的斷點#

莫斯利犧牲之後，他留下的方法成了週期表的清點儀：任何實驗室聲稱發現新元素，只須測其 X 射線譜線，\(\nu = A(Z-b)^2\) 一算，\(Z\) 是多少，立刻現形。到 1920 年代初，1 到 92 的地圖上，缺口清清楚楚：43、61、72、75、85、87。其中 72 與 75 最先補上——1923 年，玻爾依據自己的電子殼層理論推斷 72 號應是鋯的親戚而非稀土，其哥本哈根研究所的科斯特用 X 射線譜在鋯礦石中如願捕得鉿（Hafnium， Copenhagen 的拉丁古名）；1925 年德國的諾達克夫婦在鉭礦中找到錸（Rhenium，萊茵河）。

「masurium」的教訓#

剩下 43 與 61，卻成為化學家的滑鐵盧。諾達克夫婦 1925 年聲稱也在錳礦與鉑礦中發現了 43 號與 75 號，並以家鄉東普魯士的馬祖里湖區命名 43 號為 masurium（鎷）。75 號錸得到公認，43 號卻始終無法被其他實驗室重複檢出。爭議持續十多年，最終真相殘酷：自然界根本不存在可稱量的 43 號元素——它是放射性元素，所有同位素半衰期都遠短於地球年齡，早已衰變殆盡。同樣的命運等著 61（鉕）、85（砈）與 87（鍅）。這段假發現史給科學界一課：「找不到」不一定是技術不夠，可能是自然界真的沒有；而判定這件事，需要的不是更靈敏的化學，而是對原子核的認識。

1937 年：第一個人造元素#

轉折來自一項新設備。1930 年代初，勞倫斯在伯克萊建成迴旋加速器（cyclotron），能加速氘核等粒子去轟擊靶核，把一種元素變成另一種。1937 年，伯克萊將用過的鉬靶寄給義大利巴勒莫大學的佩里爾（Carlo Perrier）與塞格雷（Emilio Segrè）。塞格雷——他曾於 1936 年造訪伯克萊並順手「撿」回一些放射性廢料——與佩里爾以放射化學方法分離檢驗，確認靶上生成了原子序 43 的新元素。這是史上第一個人工製造的元素，化學家們以希臘文 technetos（「人造的」）命名為鎝（Technetium，Tc）。門得列夫空格中的這一格，從此不再等著「被找到」，而是「被造出」。

鎝的出現還附贈一個實用驚喜：其半衰期數萬至數百萬年的同位素 \(^{97,98}\mathrm{Tc}\)（及後來常用的 \(^{99m}\mathrm{Tc}\)）成為核醫學影像與鋼材腐蝕示蹤的要角——人造元素第一次走進日常生活。

1945 年：鈾爐火中撿出鉕#

61 號更曲折。1945 年，戰時曼哈頓計畫的橡樹嶺國家實驗室，從鈾核分裂的產物中，經馬蘭斯基（Jacob Marinsky）、格倫丹寧（Lawrence Glendenin）與克萊德爾（Charles Coryell）以離子交換樹脂層析分離，確認了 61 號。這是第一個先在反應爐裡大量誕生、後來才證實其在自然界僅存痕跡的稀土元素。戰後解密之時，團隊以希臘神話盜火者普羅米修斯（Prometheus）命名為鉕（Promethium，Pm）——從核火中盜取的元素，名字本身就是時代註腳。

天然元素封頂#

至此，週期表的「搜捕」階段落幕：1–92 號天然元素全部到位，其中 43（鎝）、61（鉕）、85（砈，1940 年以 α 粒子轟擊鉍製得）、87（鍅，1939 年在鈾衰變產物中辨認）四號沒有穩定同位素，在地球上只能以微量蹤影或人工製品的形式存在。回望 1869 年門得列夫的六十三張卡片，人類如今握有完整的 92 張——但最後幾格的取得方式已經徹底改變：「找」的時代結束了，剩下的，是「造」。而「造」所引爆的爭議與新世界（超鈾元素、命名權之爭），將由核物理與國家力量共同寫成，那是本書下一章的故事。

因果鏈條#

莫斯利定律使缺口可精確清點（43、61、72、75、85、87）→ X 射線譜補上鉿（1923，玻爾理論指引）、錸（1925）→ masurium 假發現揭示 43、61、85、87 無穩定同位素、自然界已「絕版」 → 迴旋加速器（1930s）使人工核反應成為可能 → 1937 Perrier 與 Segrè 從氘核轟擊鉬的靶中分離出鎝，第一個人造元素 → 1945 曼哈頓計畫的分裂產物中找到鉕 → 1–92 號天然元素封頂，週期表進入「造元素」的新紀元。