原子の種類は有限なのか？無限にあり得るのか？

質問

はじめまして。

中学高校で原子周期表というものを目にしました。その中には人工（？）の原子がいくつかあるというふうに学んだ記憶があります。
ここで疑問なのですが、宇宙に存在する原子の種類というのは無限にあり得るのでしょうか？
例えば、地球上にない原子が他の星にある可能性があったり・・・それとも地球上では宇宙全体にある原子すべてを人工的に作り出せたり・・・？

原子というものが何なのかをあまり把握してないため、専門家にとっては愚かな質問なのかもしれませんが、教えてください。

回答No.6

kagakusuki · ベストアンサー

天然に存在する元素は、原子番号1番の水素（元素記号H）から、92番のウラン（元素記号U）までありますが、この内、43番のテクネチウム（元素記号Tc）、61番のプロメチウム（元素記号Pm）、85番のアスタチン（元素記号At）、87番のフランシウム（元素記号Fr）は、自然界における存在量が微量過ぎるため、実質的に存在しません。
　上記の4元素は、何れも極微量であれば存在しているのですが、その事をもって天然に存在ていると見なすと、一般には人工元素とされる原子番号94番のプルトニウム（元素記号Pu）も極微量存在していますので、プルトニウムも人工元素ではなくなってしまいますから、どの元素が人工元素であると考えるべきなのか不明瞭になってしまいます。
　テクネチウム、プロメチウム、アスタチン、フランシウムの4元素の内、プロメチウムとフランシウムが初めて見つかったのは、天然に起源を持つ物質の中からですから、天然元素と言えなくも無いかも知れません。
　しかし、テクネチウムとアスタチンが初めて見つかったのは、別の元素に人工的に放射線を照射する事で、人工的に造られたテクネチウムやアスタチンなのですから、人工元素と見なした方が良いと思います。
　そして、原子番号がウランよりも大きな原子番号93番のネフ゜ツニウム（元素記号Np）以降の元素は、全て人工元素です。
　現在では、原子番号118までの元素が人工的に造られていますが、この内、正式の名前が付いているのは、原子番号112番のコペルシウム（元素記号Cn）までで、113番のウンウントリウム（仮の元素記号Uut）から118番のウンウンオクチウム（仮の元素記号Uuo）までは、まだ正式名称が決まっていないため、仮の名称で呼ばれています。
　これらの人工元素の内、最初に人工的に合成されたのはテクネチウムで、1937年にアメリカのカリフォルニア大学で重水素の原子核を照射したモリブデンの中から、イタリア生まれのアメリカの物理学者であるエミリオ・ジノ・セグレ（Emilio Gino Segrè）が発見しました。
　原子番号82の鉛（元素記号Pb）よりも大きな原子番号を持つ、原子番号83のビスマス（元素記号Bi）以降の元素は、全て放射性元素で、原子番号が大きくなる程、その原子核は不安定になりますから、その原子核が核反応の結果により生成する確率は少なくなりますし（不安定な状態になる確率は少ない）、出来た原子核も短時間で崩壊して、より小さな元素になってしまいます。
　例えば、人工的に造られた中で、最も原子番号が大きな原子番号を持つ、原子番号118番のウンウンオクチウムは、合成された原子核の数は僅かに3個しかなく、半減期0.00089秒で崩壊してしまいました。

　極短時間でも存在していれば、その元素は存在し得ると見なしたとしても、様々な理由から、元素の原子番号の大きさには、様々な理論的限界があると考えられています。
　それらの理論的限界の内、最も原子番号か小さいのは、原子番号137で、原子番号137の原子核の周りを回る電子の内、最も内側を回る電子は、回転速度が光速を超えなくてはならないため、その様な原子は存在出来ない可能性があると考えられています。

【参考URL】
　未発見元素の一覧 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%AA%E7%99%BA%E8%A6%8B%E5%85%83%E7%B4%A0%E3%81%AE%E4%B8%80%E8%A6%A7

回答No.5

Tacosan

「天然に存在する元素は９２番元素（ウラン）までのうちテクネチウムを除く９１種類でそれ以外の元素はすべて人工的に作られたか何かの副産物です」なんていわれたら Pr とか At とか Fr とかの立場がない＞#2. ちなみに (地球上で作られたあとだけど) Tc が天体観測で見付かっていたりします.

で, 「原子の種類」そのものは (中性子星なんて病的なものを除けば) おそらく有限です. 大きくなるにしたがって自発核分裂の可能性が高くなりそう.

回答No.4

potatorooms

今は、元素＝原子　の概念で習っています。
同位体は、原子の種類ではなく、原子の粒子の種類となっています。この辺を修正すると、ご質問者さんが混乱するかと思います。

ご質問者さんへ。

今の太陽系は、宇宙ができてから第２世代の太陽のものです。第１世代の惑星には、鉄よりも重い（質量数が大きい）元素は存在できませんでした。金などの鉄よりも重い元素ができたのは、第１世代の太陽系の恒星の内部でです。
なので、第１世代の惑星に住む人が仮にいたとしたら、金銀銅などは知らない原子になります。当然、核分裂という概念も、かなり発見しにくい現象になるはずです。
そういう意味では、ご質問の内容は当たっている面があると思います。

回答No.3

kitty2008

恒星の輝線スペクトルの解析からこの宇宙に存在する元素は地球上にあるものと同じであることがわかっています。つまり、有限だと言うことです。その有限さは100種類を少し超えるくらいの数しかないということです。

回答No.2

debukuro

原子と元素の区別ができていないように見受けます
たとえば
水素（元素）には３種類の原子が知られています
ウランには天然で２種類、過渡的に１種類あわせて３種類の原子が知られています
地球外で地球に存在しない元素が発見されたことはないようです
ヘリウムは太陽で発見されたが後に地球にも存在することがわかりました
天然に存在する元素は９２番元素（ウラン）までのうちテクネチウムを除く９１種類でそれ以外の元素はすべて人工的に作られたか何かの副産物です
でも科学者たちはウランよりも大きい天然元素があるだろうと考えているそうです

元素とは化学的性質が根源的に異なる物質
酸とか鉄とか言うのがそうです
原子は元素の構成要素で化学的性質は同じでも物理的性質が異なります
水素を構成する３種類の原子は科学的には同じですが物理的性質（質量）が異なります
ざっとした説明ではこんなところです

回答No.1

Saturn5

理論的には無限かも知れませんが、事実上は有限です。
原子とは中心部に原子核があり、その周りに電子が回っています。
原子核には正の電荷を持つ陽子と電荷を持たない中性子があります。
陽子同士は反発するものですが、陽子と中性子が適当な割合で存在
していると安定に存在します。

人工の元素というのはサイクロトロンという加速器で、
原子を高速で衝突させて、原子核を融合させて作っています。
しかし、原子核は陽子が９２を超えるあたりから不安定になり、
自然に原子崩壊するものが多くなってきます。
原子番号が１００番を超える原子は半減期が数秒であることが
多いです。大きくなるほど半減期は短くなるので、原子の個数は
理論上は無限でも事実上は有限だと言えます。

原子番号９２番のウラン以降の元素は全て人工の元素です。
ほとんどがアメリカ、ロシア、ドイツの加速器によって作られ、
それぞれの国の偉人から由来する名称が付けられています。
原子番号１１３番の元素はまだＩＵＰＡＣに認証されていませんが、
日本人が作り出した元素で近いうちに認証されることが決まって
います。そのときはどんな名称が付くのか楽しみです。