𫟷[5][6]（拼音：lì，注音：ㄌ丨ˋ，粤拼：lap6，音同“立”；英语：Livermorium），是一种人工合成的化学元素，其化学符号为Lv，原子序数为116。𫟷是一种放射性极强的超重元素，所有同位素的半衰期都极短，极为不稳定，其最长寿的已知同位素为𫟷-293，半衰期仅约60毫秒。𫟷不出现在自然界中，只能在实验室内以粒子加速器人工合成。至今约有30个𫟷原子被探测到，其中一些为直接合成的，其余则是鿫的衰变产物。
𫟷元素是以美国的劳伦斯利佛摩国家实验室（英语：Lawrence Livermore National Laboratory）命名，该实验室与俄罗斯杜布纳的杜布纳联合原子核研究所合作，在公元2000至2006年之间的实验中发现了此元素。该实验室的名称中包含了它所在的城市之名，即加利福尼亚州的利佛摩；而该城市是以农场主兼地主罗伯特·利佛摩（英语：Robert Livermore）所命名。此元素的名称在公元2012年5月30日被IUPAC采用。[2]
超重元素[a]的原子核是在两个不同大小的原子核[b]的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者发生反应的可能性就越大。[13]由较重原子核组成的物质会作为靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核（全部都有正电荷）会因为静电排斥而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。[14]不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会在一起约10−20秒后裂变（产物不需要和反应物相同），而非形成单独的原子核。[14][15]如果聚变发生了，两个原子核产生的一个原子核会处于激发态[16]，被称为复合原子核，非常不稳定。[14]为了达到更稳定的状态，这个暂时存在的原子核可能会直接核裂变，[17]或是放出一些带走激发能量的中子。如果这些激发能量不足以使中子被放出，复合原子核就会放出γ射线。这个过程会在原子核碰撞后的10−16秒发生，并创造出更稳定的原子核。[17]联合工作团队（JWP）定义，化学元素的原子核只有10−14秒内不进行放射性衰变，才能被识别出来，这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间。[18][c]
粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会被这个粒子束携带。[20]在分离室中，新产生的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，[d]并转移到半导体探测器中，在这里停止原子核。这时标记撞击探测器的确切位置、能量和到达时间。[20]这个转移需要10−6秒的时间，意即这个原子核需要存活这么长的时间才能被检测到。[23]衰变被记录后，这个原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。[20]
原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。[24]超重元素[25]的主要衰变方式——α衰变和自发裂变都是这种排斥引起的。[e]α衰变由发射出去的α粒子记录，在实际衰变之前很容易确定衰变产物。如果这样的衰变或一系列连续衰变产生了一个已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。[f]（衰变链中的所有衰变都必须在同一个地方发生。）[20] 已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别，例如衰变能量（或更具体地说，发射粒子的动能）。[g]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。[h]
尝试合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息：粒子到达探测器的位置、能量和时间，以及粒子衰变的信息。物理学家分析这些数据并试图得出结论，确认它确实是由新元素引起的，而非由不同的核素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，并且对观察到的影响没有其他解释，就可能在解释数据时出现错误。[i]
失败的合成尝试
对116号元素的第一次搜寻，是由Ken Hulet与他的团队在公元1977年于劳伦斯利佛摩国家实验室（LLNL）执行，他们利用了248Cm与48Ca的反应，但当时侦测不到任何𫟷原子。[37] 公元1978年，尤里·奥加涅相与他的团队也在杜布纳联合原子核研究所的Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR)尝试做该反应，但也没有成功。公元1985年，柏克莱与Peter Armbruster在GSI的团队合作实验，实验结果也是否定的，该次实验中计算出的截面极限是10–100皮靶。然而，在杜布纳，与48Ca有关的反应持续在进行（48Ca已被证明在用natPb+48Ca的反应合成锘的实验中很有用）。公元1989年，超重元素分离器被开发出来。公元1990年，开始了靶材料的寻找及与LLNL的合作。公元1996年，开始生产更高强度的48Ca粒子束。公元1990年代，完成了灵敏度高出3个数量级的长期实验的准备。这些工作直接导致了有锕系元素靶与48Ca的反应中，元素112至118的新同位素的产生，也导致了元素周期表中最重的五个元素（𫓧、镆、𫟷、鿬、鿫）的发现。[38]
公元1995年，Sigurd Hofmann领导的国际团队在德国达姆施塔特的Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) 尝试合成116号元素。他们执行铅-208的靶与硒-82的入射粒子之间的辐射捕获反应。在反应之中，复合核以纯粹的伽马发射（不发射中子）而去激发。此反应并无侦测到116号元素的原子。[39]
发现
2000年7月19日，位于俄罗斯杜布纳联合核研究所（JINR）的科学家使用48Ca离子撞击248Cm目标，探测到𫟷原子的一次α衰变，能量为10.54 MeV。结果于2000年12月发布。[40]由于292Lv的衰变产物和已知的288Fl关联，因此这次衰变起初被认为源自292Lv。然而其后科学家把288Fl更正为289Fl，所以衰变来源292Lv也顺应更改到293Lv。他们于2001年4至5月进行了第二次实验，再发现两个𫟷原子。[41]
在同样的实验里，研究人员探测到𫓧的衰变，并将此次衰变活动指定到289Fl。[41]在重复进行相同的实验后，他们并没有观测到该衰变反应。这可能是来自𫟷的同核异能素293bLv的衰变，或是293aLv的一条较罕见的衰变支链。这须进行进一步研究才能确认。
命名
𫟷的原文名称Livermorium（Lv），是IUPAC在2012年5月30日正式命名的[45]。之前IUPAC根据系统命名法将之命名为Ununhexium（Uuh）[46]。科学家通常称之为“元素116”（或E116）。
此前𫟷被提议以俄罗斯莫斯科州（Moscow Oblast）名为Moscovium，但由于元素114和116是俄罗斯和美国劳伦斯利福摩尔国家实验室研究人员合作的产物，而元素114已经根据俄罗斯的要求命名，因此元素116最后以实验室所在地美国利弗莫尔市（Livermore）命名为Livermorium（Lv）[47][48]。
目前及未来的实验
目前已知的𫟷同位素共有4个，质量数介于290-293之间，全部都具有极高的放射性，半衰期极短，极为不稳定，且愈重的同位素稳定性愈高，因为它们更接近稳定岛的中心，其中最长寿的同位素为𫟷-293，半衰期为53毫秒，也是目前发现最重的𫟷同位素。此外，未经证实的更重同位素𫟷-294可能也具有较长的半衰期，约为54毫秒。[50]
核合成
下表列出各种可用以产生116号元素的目标、发射体组合。
| 目标 | 发射体 | CN | 结果 |
|---|---|---|---|
| 208Pb | 82Se | 290Lv | 至今失败 |
| 232Th | 58Fe | 290Lv | 尚未尝试 |
| 238U | 54Cr | 292Lv | 至今失败 |
| 244Pu | 50Ti | 294Lv | 尚未尝试 |
| 250Cm | 48Ca | 298Lv | 尚未尝试 |
| 248Cm | 48Ca | 296Lv | 反应成功 |
| 246Cm | 48Ca | 294Lv | 尚未尝试 |
| 245Cm | 48Ca | 293Lv | 反应成功 |
| 249Cf | 40Ar | 289Lv | 尚未尝试 |
1998年，重离子研究所尝试了辐射俘获产物（x=0）以合成290Lv。他们限制截面为4.8 pb，并未发现任何原子。
有粗略的证据显示重离子研究所在2006年曾经尝试过这个反应。他们没有发布实验结果，表示很可能并没有发现任何原子。[51]
1977年Ken Hulet和他的团队在劳伦斯利福摩尔国家实验室首次进行合成𫟷的实验。他们并未发现任何𫟷原子。[52]尤里·奥加涅相和他的团队在Flerov核反应实验室之后在1978年尝试了这个反应，但最终失败。1985年，伯克利实验室和在重离子研究所的Peter Armbruster团队进行了实验，结果依然是失败的，计算出来的截面限度为10至100 pb。[53]
2000年，杜布纳的俄罗斯科学家终于成功探测到一个𫟷原子，指向到同位素292Lv。[40]2001年，他们重复了这一个反应，再次合成了2个原子，验证了此前的实验结果。另外也不确定地探测到一个293Lv原子，因为其首次α衰变违背探测到。[41]2004年4月，团队又再使用较高能量重复实验，并发现了一条新的衰变链，指向到292Lv。根据这个发现，原先的数据就被重新指向到293Lv。不确定的衰变链因此可能是这个同位素的稀有的一条分支。这个反应另外有产生了2个293Lv原子。[42]
为了找出合成出的𫟷同位素的原子量，在2003年3月至5月期间杜布纳的团队用48Ca离子撞击245Cm目标。他们观察到了两个新的同位素：291Lv和290Lv。[54]这个实验在2005年2月至3月成功重复进行，其中合成了10个原子，其衰变数据与2003年实验报告中的相符。[55]
位于杜布纳的Flerov核反应实验室在2000至2006年进行了一系列的实验，研究296,294,290Lv复核的裂变特性。实验使用了4条核反应：248Cm+48Ca、246Cm+48Ca、244Pu+50Ti和232Th+58Fe。结果反映了这种原子核裂变的方式主要为放出闭壳原子核，如132Sn (Z=50, N=82)。另一发现为，使用48Ca和58Fe发射体的聚变裂变路径产量相似，说明在未来合成超重元素时，可以使用58Fe发射体。另外，比较使用48Ca和50Ti发射体合成294Lv的实验，如果用50Ti，聚变裂变产量约少3倍，表示未来能用于合成超重元素。[56]
1999年，劳伦斯伯克利国家实验室在《物理评论快报》中宣布成功合成293Og（见Og）。[57]所指的同位素289Lv经过了11.63 MeV能量的α衰变，半衰期为0.64 ms。翌年，他们宣布撤回此前的发现，因为其他研究人员未能复制实验结果。[58]2002年6月，实验室主任公布，原先这两个元素的发现结果是建立在维克托･尼诺夫编造的实验数据上的。
同位素产量
下表列出直接合成𫟷的热聚变核反应的截面和激发能量。粗体数据代表从激发函数算出的最大值。+代表观测到的出口通道。
理论计算
下表列出各种目标-发射体组合，并给出最高的预计产量。
DNS = 双核系统； σ = 截面
| 目标 | 发射体 | CN | 通道（产物） | σmax | 模型 | 参考资料 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 208Pb | 82Se | 290Lv | 1n (289Lv) | 0.1 pb | DNS | [62] |
| 208Pb | 79Se | 287Lv | 1n (286Lv) | 0.5 pb | DNS | [62] |
| 238U | 54Cr | 292Lv | 2n (290Lv) | 0.1 pb | DNS | [63] |
| 250Cm | 48Ca | 298Lv | 4n (294Lv) | 5 pb | DNS | [63] |
| 248Cm | 48Ca | 296Lv | 4n (292Lv) | 2 pb | DNS | [63] |
| 247Cm | 48Ca | 295Lv | 3n (292Lv) | 3 pb | DNS | [63] |
| 245Cm | 48Ca | 293Lv | 3n (290Lv) | 1.5 pb | DNS | [63] |
由于𫟷的生产极为昂贵且每次的产量皆极少，产出的𫟷又会在极短时间内发生衰变，因此目前除了核特性外，尚未利用实验测量过任何𫟷或其化合物的化学属性，只能通过理论来预测。
推算的化学属性
𫟷预计为7p系非金属的第4个元素，并是元素周期表中16族（VIA）最重的成员，位于钋之下。尽管它是7p系元素中理论研究最少的，它的化学性质预测类似钋。[3]这一族的氧化态为+VI，缺少d轨道，无法超越八隅体的氧除外。氧的最高氧化态只到 +2 ，存在于OF2（理论上存在的三氟𨦡的氧化态为 +4）硫、硒、碲及钋的氧化态都是+IV，稳定性由S(IV)和Se(IV)的还原性到Po(IV)的氧化性。Te(IV)是碲最稳定的氧化态。这表明了相对论效应，尤其是惰性电子对效应对元素性质的影响越来越大。因此，随着元素周期表中氧族元素的下降，较高氧化态的稳定性也跟着下降。 [64]因此，𫟷应有不稳定，有氧化性的+IV态，以及最稳定的+II态。同族其他元素亦能产生−II态，如氧化物、硫化物、硒化物、碲化物和钋化物。𫟷的+2氧化态应该与铍和镁一样容易形成， 而+4氧化态只有在和电负性极高的基团反应才能得到，例如四氟化𫟷 (LvF4)。[1]𫟷的 +6 氧化态应该不存在，因为7s轨道非常稳定，使得𫟷可能只有四颗价电子。[3] 较轻的氧族元素可以形成−2氧化态，存在于氧化物、硫化物、硒化物、碲化物和钋化物中。由于𫟷的 7p3/2 壳层变得不稳定，它的−2氧化态会非常不稳定。这使得𫟷应该只能形成阳离子，[1]尽管与钋相比，𫟷更大的壳层和能量分裂会使得Lv2-的不稳定程度略低于预期。 [64]
𫟷的化学特性能从钋的特性推算出来。因此，它应在氧化后产生二氧化𫟷（LvO2）。三氧化𫟷（LvO3）也有可能产生，但可能性较低。在氧化𫟷（LvO）中，𫟷会展现出+II氧化态的稳定性。氟化后它可能会产生四氟化𫟷（LvF4）和/或二氟化𫟷（LvF2）。氯化和溴化后会产生二氯化𫟷（LvCl2）和二溴化𫟷（LvBr2）。碘对其氧化后一定不会产生比二碘化𫟷（LvI2）更重的化合物，甚至可能完全不发生反应。[来源请求]
氢化钅立 (LvH2) 将会是最重的氧族元素氢化物，也是H2O、H2S、H2Se、H2Te和PoH2)的同系物。钋化氢比大部分金属氢化物共价，因为钋介于金属和类金属之间，还有一些非金属的性质。它的性质介于卤化氢，像是氯化氢（HCl）和金属氢化物，像是甲锡烷 (SnH4)之间。 氢化𫟷将会继续这个趋势 。比起是一种𫟷化物，它更可能是一种氢化物，不过它还是一种分子型化合物。[65] 自旋-轨道作用会使Lv–H键比单纯靠元素周期律推测的长，也会使H–Lv–H的键角比预测的更大。从理论上讲，这是因为未被占用的8s轨道能量较低，并且可以与𫟷的7p轨道发生轨道杂化。 [65] 这种现象被称为“超价轨道杂化”， [65] 在周期表里并不少见。例如，分子型二氟化钙中的钙原子有4s和3d参与的轨道杂化。 [66] 𫟷的二卤化物将会是直线形的，不过更轻的氧族元素的二卤化物是角形的。[67]
- ^ 在核物理学中，如果一个元素有高原子序，就可以被称为重元素。82号元素铅就是重元素的例子。“超重元素”这一词通常指原子序大于103的元素（尽管也有其它的定义，例如原子序大于100[8]或112。[9]有时这一词和锕系后元素是同义词，将超重元素的上限定在还未发现的超锕系元素的开始。）[10]（那个元素的）“超重同位素”和“超重核素”顾名思义——分别是（那个元素的）高质量同位素和高质量的核素。
- ^ 2009年，由尤里·奥加涅相引领的团队在JINR发表了他们通过对称的136Xe + 136Xe反应，尝试合成钅黑的结果。他们未能在这个反应中观察到单个原子，因此对截面设置了上限，即核反应概率的度量为2.5 pb。[11]作为比较，发现钅黑的反应208Pb + 58Fe的截面约为20 pb（进一步来说，为19+19-11 pb），符合发现者的预测。[12]
- ^ 这个值也标志着普遍接受的复合原子核寿命上限。[19]
- ^ 这种分离是基于产生的原子核会比未反应的粒子束更慢地通过目标。分离器中包含电场和磁场，它们对运动粒子的影响会因粒子的特定速度而被抵消。[21]飞行时间质谱法和反冲能量的测量也有助于这种分离，两者结合可以估计原子核的质量。[22]
- ^ 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的。举个例子，β衰变是弱核力导致的。[26]
- ^ 由于原子核的质量不是直接测量的，而是根据另一个原子核的质量计算得出的，因此这种测量称为间接测量。直接测量也是有可能的，但在大多数情况下，它们仍然无法用于超重原子核。[27]2018年，LBNL首次直接测量了超重原子核的质量，[28]它的质量是根据转移后原子核的位置确定的（位置有助于确定其轨迹，这与原子核的质荷比有关，因为转移是在有磁铁的情况下完成的）。[29]
- ^ 如果在真空中发生衰变，那么由于孤立系统在衰变前后的总动量必须保持守恒，衰变产物也将获得很小的速度。这两个速度的比值以及相应的动能比值与两个质量的比值成反比。衰变能量等于α粒子和衰变产物的已知动能之和。[30]这些计算也适用于实验，但不同之处在于原子核在衰变后不会移动，因为它与探测器相连。
- ^ 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基·弗廖罗夫发现的。[31]LBL的科学家们认为自发裂变的信息不足以声称合成元素，他们认为对自发裂变的研究还不够充分，无法将其用于识别新元素，因为很难确定复合原子核是不是仅喷射中子，而不是质子或α粒子等带电粒子。[19]因此他们更喜欢通过连续的α衰变将新的同位素与已知的同位素联系起来。[31]
- ^ 举个例子，1957年，元素102在瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所被错误地鉴定。[32]早先没有关于该元素发现的明确声明，所以由它的瑞典、美国和英国发现者命名为nobelium。后来证明这个元素的鉴定是错误的。[33]第二年，RL无法重现瑞典的结果，而是宣布他们合成了该元素，这一说法后来也被驳回。[33] JINR坚持认为他们是第一个发现该元素的人，并为新元素建议命名为joliotium，[34]而这个名称也没有被接受（JINR后来认为元素102的命名是仓促的）。[35]这个名称是在IUPAC对元素发现优先权的裁决的书面答复中提出的，该裁决于1992年9月29日签署。[35]但由于其广泛使用，“nobelium”这个名称仍然保持不变。[36]
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