点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
科学家成功合成铹的第14个同位素******
超镄新核素铹-251不仅是近20年来科研人员首次直接合成的铹的新同位素，也是迄今为止合成的中子数N为148的最重同中子异位素。铹-251具有α衰变性，可以发射出两个不同能量的α粒子。
超重元素的合成及其结构研究是当前原子核物理研究的一个重要前沿领域。铹是可供合成并进行研究的一种超镄元素，引起了人们极大的兴趣。
近日，科研人员利用美国阿贡国家实验室充气谱仪（AGFA）成功合成了超镄新核素铹-251。相关成果发表于核物理学领域期刊《物理评论C》。
此次合成铹的新同位素，运用了什么技术方法？合成得到的铹-251，具有什么基本特征？合成的铹-251对于物理、化学等学科的研究来说具有什么意义？针对上述问题，记者采访了这一工作的主要完成人之一，中国科学院近代物理研究所副研究员黄天衡。
不断进行探索，再次合成铹同位素
铹的化学符号为Lr，原子序数为103，是第11个超铀元素，也是最后一个锕系元素。“一般来说，原子序数大于铹的元素被称为超重元素。”黄天衡介绍。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。同一种元素的同位素在化学元素周期表中占有同一个位置，同位素这个名词也因此而得名。
103号元素由阿伯特·吉奥索等科研人员于1961年首次合成。为纪念著名物理学家欧内斯特·劳伦斯，103号元素被命名为铹。锕系元素是元素周期表ⅢB族中原子序数为89—103的15种化学元素的统称，其中，铹元素在锕系元素中排名最后。
截至目前，科研人员们共合成了铹的14个同位素，质量数分别为251—262、264、266。目前合成的铹的14个同位素中，铹-251至铹-262是在实验中通过熔合反应直接合成的，铹-264和铹-266则是将原子序数更高的核素通过衰变生成的。
目前，铹的化学研究中最常使用的同位素是铹-256和铹-260。科研人员通过化学实验证实铹为镥的较重同系物，具有+3氧化态，可以被归类为元素周期表第七周期中的首个过渡金属元素。由于铹的电子组态与镥并不相同，铹在元素周期表中的位置可能比预期的更具有波动性。在核结构研究方面，受限于合成截面等原因，目前的研究仅集中在铹-255上。然而即使是铹-255，其结构能级的指认目前也还存有争议。
通过熔合反应，形成新的原子核
铹和其他原子序数大于100的超镄元素一样，无法通过中子捕获生成。目前铹只能在重离子加速器中通过熔合反应合成。由于原子核都具有正电荷而会相互排斥，因此，只有当两个原子核的距离足够近的时候，强核力才能克服上述排斥并发生熔合。粒子束需要通过重离子加速器进行加速。在轰击作为靶的原子核时，粒子束的速度必须足够大，以克服原子核之间的排斥力。
“仅仅靠得足够近，还不足以使两个原子核发生熔合。两个原子核更可能会在极短的时间内发生裂变，而非形成单独的原子核。”黄天衡介绍，如果这两个原子核在相互靠近的时候没有发生裂变，而是熔合形成了一个新的原子核，此时新产生的原子核就会处于非常不稳定的激发态。为了达到更稳定的状态，新产生的原子核可能会直接裂变，或放出一些带有激发能量的粒子，从而产生稳定的原子核。
在此次实验中，科研人员利用美国阿贡国家实验室ATLAS直线加速器提供的钛-50束流轰击铊-203靶，通过熔合反应合成了目标核铹-251。这个新的原子核产生后，会和其他反应产物一起被传输到充气谱仪（AGFA）中。在充气谱仪（AGFA）中，铹-251会被电磁分离出来，并注入到半导体探测器中。探测器会对这个新原子核注入的位置、能量和时间进行标记。
“如果这个原子核接下来又发生了一系列衰变，这些衰变的位置、能量和时间将再次被记录下来，直至产生了一个已知的原子核。该原子核可以由其所发生的衰变的特定特征来识别。”黄天衡说。根据这个已知的原子核以及之前所经历的系列连续衰变的过程，科研人员可以鉴别注入探测器的原始产物是什么。
超镄新核素铹-251不仅是近20年来科研人员首次直接合成的铹的新同位素，也是迄今为止合成的中子数N为148的最重同中子异位素（具有相同中子数的核素），还是利用充气谱仪（AGFA）合成的首个新核素。目前的实验结果表明，铹-251具有α衰变性，可以发射出两个不同能量的α粒子。
拓展新的领域，推动超重核理论研究
由于形变，若干决定超重核稳定岛位置的关键轨道能级会降低到质子数Z约等于100、中子数N约等于152核区的费米面附近。对于这一核区的谱学研究可以对现有描述稳定岛的各个理论模型进行严格检验,从而进一步了解超重核稳定岛的相关性质。由于上述原因，对于这一核区的谱学研究是当下探索超重核结构性质的热点课题。
此前的理论模型均无法准确地描述这一核区铹的质子能级演化，相关的实验数据十分有限。“本次实验的初衷为把铹的结构研究进一步拓展到丰质子区，尝试开展系统性的研究。”黄天衡表示。
研究结果表明，形成超重核稳定岛的关键质子能级在铹的丰质子同位素中存在能级反转现象。此外，研究人员还通过推转壳模型下粒子数守恒方法（PNC-CSM）较好地描述了这一现象，并指出了ε_6形变在这一核区的质子能级演化中起到的重要作用。
“此次研究指出了ε_6形变在铹的丰质子核区的质子能级演化中起到的重要的作用，对现有的理论研究提出了新的挑战，将推动超重核领域相关理论研究的发展。”黄天衡说。（记者颉满斌）
一览十年成就，这个展看点满满！******
中新网北京10月15日电 (刘欢)近日，“奋进新时代”主题成就展在北京展览馆举办，展览全景式、多角度、沉浸式地展现了十年来我国政治、经济、文化等领域的巨大成就与崭新面貌。
展览设有序厅、中央综合展区、地方展区、展望展区、室外展区和互动展区6个展区，运用图片、实物、模型等6000多项展览要素。其中，中央综合展区以经济建设、深化改革、依法治国等为主题设置了12个单元，地方展区则有辽宁、浙江、湖北等地。
展馆中，DF-26、DF-31AG等导弹武器模型纷纷亮相，中国经济“奇迹”号巨轮模型、神舟十二号返回舱、全球首款3kg负载高精度掌上六轴工业机器人也吸引了不少观众。
图为中国经济“奇迹”号巨轮模型 中新网记者 李霈韵 摄。在中央综合展区，首个单元“经济建设奋楫扬帆 谱写高质量发展新篇章”的展厅中央正是中国经济“奇迹”号巨轮模型。
巨轮上有七根立柱，做成风帆形状，用一组组数据展示了中国这十年的发展成就：国内生产总值从53.9万亿元增长到114.4万亿元、制造业增加值从16.98万亿元增加到31.4万亿元……
图为参观者在中国第一型按照国际适航标准、完全自主研制的民用大涵道比涡扇发动机“长江-1000”模型前驻足。 中新社记者 侯宇 摄。在巨轮两侧，还陈列着“复兴号”高速列车、工业制造器械、我国首个太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”等模型。
图为展区高速列车模型 中新网记者 李霈韵 摄。在“积极发展全过程人民民主 建设社会主义民主政治”单元展厅中，最令人瞩目的是12张选民证。
据了解，这些选民证来源于山西省太原市市民韩玉峰。从1953年到2021年、从繁体字到简体字，如今他已89岁，参加了12次人大代表选举。
图为展区中中新社“习言道”融媒体栏目 中新网记者 李霈韵 摄。“展览主要把咱们国家这十年的卓越成就展现给大家，科技、生态、扶贫......真的每一块都值得我们骄傲。”江西展区的讲解员徐晨颖说，自展览开幕，每天都有很多人来参观。
图为中央媒体特殊栏目、网站、融媒体平台，中新网记者 李霈韵 摄。来自湖北省武汉市的谢蓓是已经是第二次参加国家级大型展览讲解工作。一个半月前，她从层层选拔中脱颖而出，成为湖北展区的讲解员。为此，她搜集、学习了大量资料，“越了解，感受就越深刻，这十年发展真是太快了！”
谢蓓向中新网表示，作为十年成就的见证者与讲述者，她感到很自豪。在学习和讲解过程中，战疫部分的故事最让谢蓓感动，观众也听得最认真。
“了不起，真是英雄的城市！”她看到，人群中，有人竖起了大拇指。
还有不少湖北老乡找到展区，见到谢蓓就高兴地说：“我就是湖北人，专门找过来的！”这时，她就会笑着说：“欢迎您回家！”
有些游客，还会拉着谢蓓去看展区九省通渠的地图，“他们就指着地图说，‘我家就在这里’，有什么什么特产和特色，感觉特别亲切。”
图为中央综合展区第一单元展区参观者在参观神舟十二号返回舱 中新网记者 李霈韵 摄。在现场，一位展区工作人员正在视频电话中，给4岁的女儿介绍每个展区的内容，“你看，这就是你吃的大米，是辽宁的......”他告诉中新网，孩子远在家乡，他就用这种形式带她参观，“有些研究成果啊，以前只是听说过，现在都知道来自哪，怎么做出来的。”
人来人往的展览现场，有一位78岁、头发已经花白的老人在一块12英寸大硅片前停留了许久。
年轻时，他曾在电子管厂工作，“从前，咱们国家只能生产5公分大小的，后来是10公分，现在都能做出这么大尺寸的了，”他一边用手比划着，一边感叹着，“这很难得的，应该好好和大家讲讲！”(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
家彩网地图 |
)