#193　パラレル未来の周期表

■2010年にロシアの核物理学者チームが117番元素の合成に成功した。わずか１秒も経たないうちにそれは消滅してしまったが、これは画期的な出来事だった。この117番元素の発見により、初めて周期表の第７周期までがすべて埋まったのである。1869年にメンデレーエフが発表した周期表には未発見元素の空欄があった。科学者たちはその空欄を埋めるべく新元素の発見を競い、やがて新元素を合成し始めた。

■周期表は原則的に、左上から原子番号の順に並ぶような構造になっている。その上で元素はその原子の電子配置に従って並べられ、似た性質の元素が規則的に出現する。43番のテクネチウムと85番のアスタチンが合成され、87番のフランシウムは自然界で最後に発見された。92番のウランが自然界最大の元素と思われていたが、93番ネプツニウム、94番プルトニウムが微量ながら自然存在することもわかった。

■しかし周期表はそこまでで閉じていなかった。その後も様々な研究者によって、自然界には存在しない未知の元素が合成されていった。周期表には特定の間隔を置いて化学的特性が繰り返される。各周期に入る元素は第１周期に２つ、第２と第３周期には10個、第４と第５周期には18個、第６と第７周期には32個となっていた。第７周期最後の118番元素はｓ,ｐ,ｄ,ｆの電子軌道がすべて満たされている。

　　　

■上図はこれら電子軌道ブロックを元に作られた「ジャネット周期表」である。なぜそのようになるのかという問いの答は不明のままだが、ここには明確な法則が現れている。電子配置は軌道と対応付けられており、ｓ軌道・ｐ軌道・ｄ軌道・ｆ軌道(※1)にはそれぞれ最大２個・６個・10個・14個の電子が収容される。また２周期ごとに直前のタイプより４元素分多い、新しい電子軌道のタイプが出現している。

■したがって原子番号118の次に新たな元素が発見されるとしたら、ｓ−８軌道が埋まる119、120番元素だろう。さらにその先まで上に示したような厳密な規則を適用して考えるとするならば、ｆブロックの14個に４個を加えた18元素のｇブロックが加わり、ｓ・ｐ・ｄ・ｆ・ｇブロックを合わせた全部で（２＋６＋10＋14＋18＝）50個の第９周期が出現することになる。第10周期と合わせると100個だ。

■メンデレーエフの周期表の拡張版は118番元素で全てが埋まるが、このジャネット周期表ではさらに２つのｓ軌道が埋まることによって、120番元素までで第８周期が全て埋まる。次の第９周期と第10周期を想定すると、合計100個の新たなる元素の入る余地ができる。そしてさらに第11周期と第12周期を想定すると、100個にｈブロック２つ分増えて（100＋22×２）、全部で364元素の構造となるのだ。

　　　

■現時点でこのように第９周期と第10周期を想定することにはあまり意味がない。ましてやその先の第11周期と第12周期の想定はナンセンスに等しい。しかしそこに立ち現れてくるのは364という馴染み深い数である。第８周期までで（10×12＝）120という区切りのよい数であることも含め、偶然として切り捨てる前に、この構造全体に通底する人間の認識のカタチ自体に再帰する必要があるのかも知れない。

■それにしても莫大な時間と経費をかけて、わずか１秒にも満たない存在の新元素を合成することは、どれほどの意味があるのかは分からない。方向性を失っているのではなかろうか。周期表は元素の量子物理学にも基づいている。しかし周期表のしかるべき位置に見出された超重元素の中には、予想される特性を持っていないものが現れてきている。つまり周期律のほころびが見つかり始めているのである。

2013.09.21 Saturday