尼諾夫事件

元素周期表是根據各個元素的原子核中的質子數從低到高排列的。1號元素（即其原子核含1個質子）是氫，自然界中最大號的元素是92號元素鈾。比鈾更大號的元素（超鈾元素）就只能是用人工合成或半合成的，例如如果能讓氫原子核和鈾原子核聚合，就有了93號元素。但這需要把較輕的原子核用回旋加速器加速到極高的速度，去撞擊較重的原子核，才有可能讓二者聚合，從而產生一個更重的元素。

1932年，勞倫斯在美國加州伯克利建成世界上第一座回旋加速器后，發現新元素的競賽就開始了。1940年，勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）首先發現93號和94號元素。此后的40年，他們又發現了12種超鈾元素，把元素周期表一直推進到了106號，在競賽中遙遙領先。

但是從上個世紀80年代起，LBNL不再是發現超鈾元素的領軍機構了，取而代之的是德國重離子研究中心（GSI），他們在15年間，發現了107到112號共6種新元素。

LBNL希望能再現往日榮耀，在這場發現新元素競賽中再拔頭籌。為此，他們在1996年從GSI挖走了保加利亞裔物理學家維克多·尼諾夫。尼諾夫在GSI讀完博士并做博士后，開發出一個用來分析實驗原始數據的軟件，是發現110、111和112號元素的關鍵人物。

GSI能夠發現新元素的一個重要原因，是采用了一種稱為充氣分離器的設備，原子核撞擊后的各種產物在那里被分離、分析、記錄。尼諾夫到達LBNL后，用了兩年時間，幫助建造了一個充氣分離器。

1999年初，伯克利的充氣分離器建成，與已有的回旋加速器合用就可以用來發現新元素。但是研究人員知道，要合成的元素越重，其合成的概率就越低，幾個星期都未必能合成1個原子。這時，波蘭物理學家羅伯特·斯莫蘭祖柯剛好在LBNL當訪問學者。他提出了一個新理論，根據他的計算，合成118元素要比合成113～117號元素都容易，如果用36號元素氪撞擊82號元素鉛，合成118號元素的概率會大大增加。

沒人知道斯莫蘭祖柯的計算能否成立，不過，他提出的實驗相對來說比較容易做，而且俄國杜布納聯合核子研究所剛剛在1998年宣布發現了114號元素，讓LBNL的研究人員覺得不能再拖延下去了。于是他們決定不妨試試斯莫蘭祖柯的方法。

1999年4月8-12日，LBNL實驗人員用一束經過加速器加速的氪核撞擊鉛靶，產生的碎片通過充氣分離器，由各種探測器記錄下每一次事件的能量、位置和時間。探測器記錄下的大量原始數據用尼諾夫在GSI開發的程序進行處理。由于尼諾夫是惟一一個知道怎么用這個數據分析程序的人，所有的原始數據都交給他一個人處理。這個程序將二進制數據轉化成人可以閱讀的數字和文字，人們再從中尋找是否有新元素被合成的跡象：新元素合成后，將很快地相繼衰變成一連串較小的元素并釋放出阿爾法粒子，形成一條衰變鏈。

幾天后，尼諾夫向同事宣布他從中發現了三條衰變鏈：118號元素衰變形成116號元素，再衰變成114、112，一直到106號元素。這與斯莫蘭祖柯預測的完全相符，表示合成了3個118號元素原子。116號也是從未發現的新元素。如果是真的話，這個實驗就一下子發現了兩種新元素。

尼諾夫的同事們將信將疑，為保險起見，在4月30日-5月5日重復了實驗。尼諾夫分析了實驗數據后，又發現了一條衰變鏈。這足以讓其同事確信實驗結果是可以重復出來的，他們的確發現了118號元素！同事們經過仔細研究后，認為其中1條衰變鏈不成立，但還有3條衰變鏈是可信的。他們立即寫成論文，投給《物理評論快報》。這篇宣布發現116號和118號元素的論文在1999年8月9日出版，共有15名作者，尼諾夫是第一作者。

一個新元素是否真的存在，還需要經過別的實驗室的驗證。1999年夏天，GSI、日本、法國的研究人員試圖重復該實驗，但都沒能檢測到118號元素。是因為他們用的設備不夠靈敏，還是因為運氣不好？2000年春天，LBNL重復了實驗，這次他們也沒能檢測到118號元素。LBNL組織一個委員會調查此事，對實驗提出了一些改進意見。2001年秋天，LBNL對檢測設備做了改進后，再次重復實驗。尼諾夫報告發現了一條衰變鏈。不過這時，尼諾夫的同事瓦爾特·拉夫蘭德已掌握了如何用尼諾夫的程序分析原始數據，卻沒能發現衰變鏈。尼諾夫自己再次對數據做了分析，承認沒有衰變鏈。

這下尼諾夫的同事們意識到以前的實驗結果可能也有問題，他們回頭重新分析1999年的實驗數據，有的用尼諾夫的軟件，有的用自己開發的軟件，結果都沒有發現任何衰變鏈。LBNL組織了有計算機專家參與的第二個調查委員會，發現衰變鏈雖然出現在尼諾夫轉換的文本文件中，但是在原始數據中并不存在。LBNL發出新聞稿否定了118號元素的發現，并向《物理評論快報》撤回論文。但尼諾夫拒絕在撤稿信上簽名，認為這么做過于倉促。

LBNL組織了第三個委員會，決定徹底調查此事。起初他們懷疑是尼諾夫的程序出了問題，這個懷疑很快被否決了。畢竟，一個出問題的程序碰巧拼湊出新元素衰變鏈的可能性小到完全可以忽略。另一種可能性是原始數據中本來含有衰變鏈，后來丟失了。如果是這樣的話，也會留下痕跡，但是也找不到。

調查人員在研究分析程序的日志文件時，發現了蹊蹺。程序的日志文件記錄下了對該程序的操作情況。它顯示，在2001年5月7日這一天，有人用尼諾夫的賬號運行程序，并顯示出118號元素衰變鏈。幾個小時后，同樣的數據又被做了分析，衰變鏈卻不存在了。進一步的研究發現在前一次運行時，文檔被做了篡改，剛好能出現衰變鏈。他們再去查1999年的記錄，發現也有類似的篡改，篡改者也是用尼諾夫的賬號登錄的。

根據這一調查結果，2001年11月，LBNL命令尼諾夫離職休假，并組織由外部專家組成的第四個調查委員會，調查尼諾夫是否有學術不端行為。12月，尼諾夫的前雇主GSI對1996年間發現112號元素的實驗數據重新分析，當時報告有兩條衰變鏈，重新分析的結果發現只有一條，另一條在原始數據中沒有，而只出現在尼諾夫提交的文本文件中。他們于是回頭檢驗尼諾夫參與的其他實驗結果，發現1994年實驗證明110號元素的存在的兩條衰變鏈中，也有一條是尼諾夫捏造出來的。

綜合這些發現，2002年3月，LBNL第四個委員會發布調查報告，認定尼諾夫偽造實驗結果。2002年5月，LBNL開除尼諾夫。尼諾夫否認自己造假。他為自己辯護的理由并不新鮮，在其他造假事件中我們也曾見到：他聲稱如果他要造假的話，決不會造得這么拙劣，幾分鐘就能被發現，而且還不會銷毀造假證據；他又聲稱是有人在陷害他，因為他的賬號密碼同事們都知道——可是他忘了，在1999年別人還都不會用他的程序，想陷害他也無從下手。不管怎樣，尼諾夫向主管部門提出了申訴，但未被受理。此后他脫離了科研——事實上也不可能再有科研機構雇傭他?，F在他在加州太平洋大學教本科物理。

尼諾夫在GSI和LBNL的前同事都對尼諾夫為何要造假覺得難以理解。110號元素和112號元素都各有一條真實的衰變鏈能夠證明其存在，尼諾夫為何要多此一舉去偽造虛假的衰變鏈？莫非只是為了試驗一下造假能否蒙混過去？當他到LBNL參與合成118號元素時，他已功成名就，造假似乎不能給他帶來太大的好處，反而只能讓其身敗名裂，畢竟，物理學的造假和生物學的造假不太一樣，是很容易被戳穿的，越是重大的造假，越是容易引起別人的注意，就越是容易被戳穿。也許，這種一而再、再而三的拙劣而重大的造假，應該視為一種病態行為，其動機和心態非常人能夠理解。

2006年10月，俄國杜布納聯合核子研究所與LBNL合作，用不同方法發現了118號元素。這個新結果看來是真實可信的。

方舟子

留美學者，生物化學博士smfang@yahoo.com

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