一些小行星的测量密度高于地球上已知存在的任何元素的密度。这表明它们至少部分由传统物理学无法研究的未知类型的“超密集”物质组成。

美国图森市亚利桑那大学物理系的JanRafelski和他的团队认为，这可能由原子序数(Z)高于当前周期表极限的超重元素组成。

他们使用原子结构的托马斯-费米模型对这些元素的性质进行了建模，特别关注Z=164及其附近提出的“核稳定性岛”，并进一步扩展他们的方法以包括更多奇特类型的超致密材料。这项工作现已发表在《欧洲物理杂志Plus》上。

超重元素被定义为具有非常高质子数(高原子序数)的元素，通常被认为是Z>104的元素。他们可以分为两组。原子序数在105到118之间的那些已经通过实验制备，但具有放射性且不稳定，半衰期很短，因此仅具有学术和研究兴趣。

Z>118的元素尚未被观测到，但其中一些元素的性质已被预测。特别是，“核稳定性岛”预计位于Z=164左右。一般来说，元素的密度往往随着其原子质量的增加而增加，因此这些超重元素预计将具有极高的密度。

最致密的稳定元素是稀有的铂族金属锇(Z=76);其密度为22.59g/cm3，约为铅的两倍。密度高于此值的物体(通常是天体)被视为“致密超密物体”或CUDO。

已知的最极端的例子是名为33Polyhymnia的小行星，它位于火星和木星之间的主带;其密度经计算为约75g/cm3。拉菲尔斯基提出，Polyhymnia和类似物体可能由Z=118以上的元素组成，可能还含有其他类型的超致密物质。

Rafelski和他的两名学生同事EvanLaForge和WillPrice着手使用原子的相对论托马斯-费米模型来计算超重元素的微观原子结构和性质。

“我们选择这个模型，尽管它相对不精确，因为它允许系统地探索已知元素周期表之外的原子行为作为原子序数的函数，”拉菲尔斯基解释道。“进一步的考虑是，它还使我们能够在我们优秀的本科生Evan[LaForge]可用的短时间内探索许多原子。”

研究人员的计算证实了这一预测，即原子核中含有约164个质子的原子可能是稳定的，此外，Z=164的稳定元素的密度将在36.0至68.4g/cm3之间：一个范围这接近小行星Polyhymnia的预期值。

由于他们的模型使用原子核中的电荷分布作为其输入之一，因此它可以扩展到模拟更奇特的物质，包括阿尔法物质：完全由孤立的氦核(阿尔法粒子)组成的凝聚体。

一些小行星可能由地球上未知的材料组成的想法进一步激发了潜在的“太空矿工”，他们计划开采预计位于其他小行星表面附近的贵金属，包括黄金。

“所有超重元素——那些高度不稳定的元素以及那些根本未被观测到的元素——都被统称为‘unobtainium’，”拉菲尔斯基总结道。“其中一些可能足够稳定，可以从我们的太阳系内获得，这一想法令人兴奋。”

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