自然界中，质子和中子是组成原子核的两种基本成分，其中质子的数量确定了元素原子序数的大小。不同数量的质子和中子，又构成了具有不同性质的原子核，人们称之为核素。对原子核存在极限的探索，以及对自然界中最重原子核的寻找，一直是人们努力追寻的科学问题。
自从1932年，英国科学家J. Chadwick发现中子以来，人类便开启了人工合成超铀新元素的大门。因为在那个年代，第92号铀（U）元素是人们已知的能够在自然界中寻找到的最重的元素，直到今天依旧如此。起初人工产生新元素的设想是，利用中子射线照射铀原子核，待俘获了一个中子的铀核发生β-衰变，使核中的中子变成质子后，便生成了比铀更重的下一个元素。然而，起初的实验并不顺利，相反却导致了另一种重要的原子核衰变模式——核裂变的发现。直到上世纪40年代初，美国科学家E. McMillan和P. H. Abelson才首次利用这种方法成功合成了第一个超铀元素93号镎（Np）。从93号元素镎（Np）到100号元素镄（Fm）的首次合成，人们都采用了类似的中子俘获然后发生β-衰变或者轻粒子轰击重核的复合核过程，通过对靶材料的化学分析来鉴别目标产物。
基于核外电子排布的特征，人们将周期表上锕系之后的所有元素，即原子序数大于103的元素，称之为“超重”元素或“超锕”元素。半个多世纪以来，由于重离子加速器技术以及先进实验探测手段的不断发展，人工合成超重新元素的科学研究已经有了长足的进步。目前，重离子熔合蒸发机制、电磁分离技术、以及单原子关联探测技术已成为人工合成超重元素的主要手段。简单来说，就是利用重离子加速器提供的强流重离子束轰击特制的薄靶材料，当束流粒子与靶核之间发生熔合反应，再蒸发掉几个中子后，新的未知元素也就产生了。这好比大鱼吃小鱼的游戏，大鱼吃掉小鱼或者虾米以后，自然会变成更大的鱼。由于随着原子序数的不断增加，弹核和靶核之间发生熔合的概率会呈指数式的衰减，人工合成超重新元素的实验也变得异常困难。到了原子序数在110以上的超重元素，即使利用国际上最先进的重离子加速器，经历十多天不间断的束流实验，弹核和靶核之间发生大约10^18次碰撞，也许只能产生一个感兴趣的目标核素，可以说，超重元素的人工合成实验是相当不容易的。同时，这也要求实验核物理学家们建造非常灵敏的核素分离装置以及目标核探测装置，即使只合成了单个目标核素，也能够被仪器捕捉和探测到。
2016年6月，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）宣布，将近期合成的超重元素第113号（Nh）、115号（Mc）、117号（Ts）和118号（Og）正式提名为化学新元素。自此，人工合成的超重元素已经达到第118号，排满了元素周期表中第七周期的所有元素。最近，一个来自日本理化学研究所、中国科学院近代物理研究所以及德国重离子研究所等单位的科研团队，利用日本理化学研究所的重离子直线加速器（RILAC），在充气反冲核磁谱仪（GARIS）上成功合成了两种116号元素的同位素292Lv和293Lv，该实验结果是对已有实验数据的进一步验证，也为开展更重的新元素合成实验积累了重要经验。
随着理论核物理的发展，对超重元素的奇特性质的预言也是促使科学家们在该领域不断研究的主要动力。自从上世纪60年代初，理论物理学家们就预言，在质子数等于114，中子数等于184的核素附近，存在一批性质稳定、寿命极长的超重核素。处在这一区域的原子核，半衰期甚至可以达到10^9年，这几乎相当于地球的年龄。由于它们与目前已知的超铀核素之间还存在许多不稳定的其它核素，因此人们形象地将这一区域的核素称作“超重核稳定岛”。直到今天，几乎所有相关的理论研究都预言这个“稳定岛”是存在的，只是不同的理论得到的“稳定岛”的位置稍有差别而已。
虽然目前人们在实验室合成的最重的元素已经达到第118号Og，超过了114号，但是中子的数目离预言的稳定岛的位置还差至少7个，要合成“稳定岛”上的超重核素，对目前的实验技术来说还具有相当大的挑战。
作者系中国科学院近代物理研究所副研究员
