يتألف الجدول الدوري من نحو 90 عنصرًا موجودًا في الطبيعة، انتهاءً بالعنصر 92، وهو اليورانيوم. وأقول نحو 90 لأن هناك عنصرًا أو اثنين، مثل التكنيشيوم، تم إنتاجهما اصطناعيًّا في بادئ الأمر، ثم تَبيَّنَ فيما بعدُ وجودهما في الأرض بشكل طبيعي.

وقد نجح الكيميائيون والفيزيائيون في تخليق بعض العناصر التي كانت ناقصة ومفقودة فيما بين الهيدروجين (1) واليورانيوم (92). وفضلًا عن هذا، قاموا بتخليق نحو 25 عنصرًا آخَر جديدًا فيما يلي اليورانيوم، وإن كان قد تبيَّن فيما بعدُ مجدَّدًا وجود عنصر أو اثنين من تلك العناصر، مثل النبتونيوم والبلوتونيوم، في الطبيعة بكميات ضئيلة للغاية.

وفي وقت كتابتي لهذه السطور، يُعتبَر أثقل عنصر تقوم عليه أدلةٌ تجريبية جيدة هو العنصر 118. كما كان قد تم بنجاح تخليقُ جميع العناصر الأخرى التي بين العنصرين 92 و118، وفيها العنصر 117 الذي أُعلِن عنه في أبريل عام 2010.

وقد تضمَّنت عمليةُ تخليق الكثير من العناصر البدءَ بنواة ذرة معينة، وقذفها بجسيمات صغيرة بهدف زيادة العدد الذري؛ ومن ثَمَّ تغيير هوية النواة المستخدَمة. وفي زمن أحدث من هذا تغيَّرت طريقةُ التخليق لتتضمَّن تصادُمَ أنوية ذراتٍ أوزانُها كبيرةٌ، ولكن أيضًا بهدف تكوين نواة أكبر وأثقل.

بصورةٍ جوهريةٍ ما، انحدرت جميع العمليات التخليقية الاصطناعية هذه من تجربة حاسمة مهمة أجراها رذرفورد وسودي عام 1919 بجامعة مانشستر. ما فعله رذرفورد وزملاؤه هو قذف أنوية ذرات النيتروجين بدقائق ألفا (أيونات الهيليوم)، ونتج عن ذلك أن نواة الهيدروجين تحوَّلَتْ إلى نواة عنصر آخَر. كما نتج عن هذا التفاعلِ نظيرٌ للأكسجين، وإن كان العالمان لم يدركا هذا في بادئ الأمر؛ وبهذا حقَّق رذرفورد أولَ عملية تحويل لعنصرٍ ما إلى عنصر مختلف تمامًا. تحوَّل حلم الخيميائيين القدماء إلى واقع، واستمرَّتْ هذه العملية العامة في إنتاج عناصر جديدة حتى وقتنا هذا.

إلا أن هذا التفاعل بالذات لم يُنتِج عنصرًا جديدًا تمامًا بمعنى الكلمة، وإنما مجرد نظير لعنصر موجود بالفعل؛ فقد استخدم رذرفورد دقائقَ ألفا الناتجة عن التحلُّل الإشعاعي لأنوية ذراتٍ غير مستقرة كاليورانيوم، وسرعان ما تبيَّن إمكانية إجراء عمليات مشابِهة لتحويل العناصر باستخدام ذرات مستهدفة غير النيتروجين، ولكنها لا تتعدَّى عنصرَ الكالسيوم الذي عدده الذري 20. فإذا أراد العلماء تحويلًا لأنوية ذرات أثقل، فهذا يتطلَّب قذائف أكثر نشاطًا من دقائق ألفا التي يتم إنتاجها بصورة طبيعية.

وقد تغيَّر هذا الموقف في عقد الثلاثينيات من القرن العشرين، إثر ظهور السيكلوترون (المعجل الحلقي للدقائق الذرية)، الذي اخترعه إرنست لورنس بجامعة كاليفورنيا في مدينة بيركلي الأمريكية. فهذا الجهاز جعل من الممكن تسريع دقائق ألفا أكثر بمئات بل آلاف المرات من السرعة الحاصلة باستخدام دقائق ألفا المنتجة طبيعيًّا. وفضلًا عن هذا، اكتُشِف نوعٌ آخَر من الدقائق القاذفة هو النيوترون في عام 1932، متمتعًا بميزة إضافية تتمثَّل في أن شحنته الكهربية صفر؛ أيْ إنه متعادِل الشحنة، بما يعني أن بإمكانه اختراق الذرة المستهدفة دون أن يعاني أي تنافر أو إعاقة من قِبَل البروتونات الموجبة الشحنة التي في داخل النواة.