1869年,俄国化学家门捷列夫创立了元素周期表。到了20世纪30年代,从1号元素氢到92号元素铀之间,只留下了4个空位,它们是43、61、85、87号元素,这些都是在地球上很难找到的极不稳定的元素。
1937年,塞格雷用氘核轰击钼,得到了一种有放射性的产物,经佩里埃提纯,得到了一种新的元素,它就是第43号元素锝。有了这个经验之后,塞格雷等人在1940年继续用α粒子轰击80号元素铋,得到了85号元素砹。与此同时,1939年,从铀的衰变物中分离出了87号元素钫;1945年,从铀的裂变产物中分离出了61号元素钜。
另一方面,在铀元素之后,是否存在着超铀元素,一直困惑着化学家们。
在科学昌盛的今天,利用人工方法把一种化学元素转变为另一种元素并不是不可能的。这不仅仅是因为科学家已经了解到,原子是由原子核和电子组成的,原子核又是由质子和中子组成的,而且他们还掌握了强大的足以轰开原子核大门的武器,把原子分裂开来,并重新组成新的原子。为这一研究工作奠定理论和实验基础的是英国化学家和物理学家卢瑟福。
1910年,卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔的实验,他发现大多数α粒子能够穿过金箔继续向前行进,也有一部分α粒子改变了原来行进的方向,但改变的角度不大。只有极少数的α粒子被反弹了回来,好像碰到了坚硬的不可穿透的物体。
用原子核作为“炮弹”,去轰击其它原子,从而使元素发生转变,继而创造出从未有过的,或者地球上根本不存在的元素,这样一种工作被卢瑟福称为“新炼金术”,从而表达了他对这样一种工作的巨大意义的理解和评价。可以这么说,古代炼金术士的梦想已经实现了。
更富有戏剧性的是,哈佛大学的班布里奇博士和他的一位助手,用一种新型的粒子加速器,成功地把汞转变成了金。只是由于它的成本远远大于它的实际价值,所以这件事情没有引起公众太多的注意。但是,这件事情象征性地说明了,现代化学已经能够完成从贱金属向贵金属的转变,直到制造出黄金,这个梦想的全部实现,不能不说是现代化学的巨大突破。
卢瑟福这位曾经获得1908年诺贝尔化学奖的科学家的探索是具有开创性的,但他将原子分裂后得到的都是一些轻元素。要想用人工的方法获得重元素也是可能的。只要能够制造出威力更强的“大炮”,发射出各种高能粒子,就能达到目的。1929年,美国加州大学物理系教授劳伦斯设计出回旋加速器,被加速的带电粒子的速度接近光速,具有极高的能量。1940年起,美国化学家西博格和麦克米伦等人,用回旋加速器产生的高能粒子轰击不同元素制成的靶,先后用人工方法制得了镅、锔等9种人造元素。到现在为止,各国科学家发现的95号到112号元素,都是在进行原子核反应时制备出来的。
当加速器中的钙离子以极快的速度撞向处于旋转状态的目标锎后,科学家成功地得到了3个118号超重元素的原子。