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)
澳门广西青年联谊会会长:培养澳门青年家国情怀 助其实现理想抱负******
中新网南宁1月16日电(杨陈 陈沿佑)“我们非常重视对澳门青年的爱国主义教育及其身心发展,通过培养他们的家国情怀,凝聚青春力量,助力他们在奋斗中实现个人理想和抱负。”广西政协委员、澳门广西青年联谊会会长何凝莹此间表示。
1月11日至17日,广西“两会”在南宁举行。何凝莹在会期接受了中新网记者采访。
“青年是社会的未来栋梁。”自2019年当选澳门广西青年联谊会(以下称广青会)会长以来,何凝莹一直致力于开展有益青年成长的活动与交流合作,助力桂澳青年在社会不同领域发挥积极作用。“我希望能为青年做实事,为青年自身培养及事业发展添砖加瓦。”
何凝莹介绍,开展青年工作很重要一点,是要加强澳门青年的自身建设。2022年,广青会举办了“中共百年历史与‘一国两制’的关系”交流会,通过重温党提出“一国两制”方针和特区建立以及发展的历史,让澳门青年人了解党解决历史遗留问题的胆识、魄力和领导力,以及香港、澳门如何在党领导下走上最符合实际情况的发展道路,增强澳门青年的国家观念,培养其爱国爱党爱桂精神。
“我们希望在加强澳门青年自身建设的同时,加强提升青年对祖国的认同感、归属感和民族自豪感,树立为国家建设和‘一国两制’方针贡献力量的决心和信心,凝聚每一股青年力量。”何凝莹说。
为培养澳门青年的家国情怀,近年来,广青会多次组织澳门青年前往内地的红色教育基地及国家行政学院实地考察学习,让青年人深入了解祖国及党的发展历史和文化背景,培养正确的大局观。
在何凝莹看来,红色文化传承是铸牢中华民族共同体意识的重要因素。广青会组织澳门青年实地考察内地及广西经济发展情况及现代化建设,既可以帮助他们增广见闻,又提供了桂澳两地青年交流的平台,以便澳门青年挖掘共享内地发展机遇。
过去三年,受疫情影响全球经济下行,青年人对自身发展感到忧虑。“如今随着疫情逐渐开放,我们很希望能做些实际的青年工作。”何凝莹介绍,2023年,广青会将连同澳门广西社团联合总会和其他桂籍社团,重新启动“饮水思源”考察团,以大藤峡水利枢纽工程为切入点,让广大澳门青年认识该工程,了解祖国和广西对澳门社会的关怀与贡献,加深青年爱国情怀。与此同时,“饮水思源”考察团还将实地考察广西企业,寻找商机。
“澳门的经济在过去相对发展比较单一,特区政府正大力推动澳门经济适度多元发展。我们希望发挥广青会的平台作用,带动澳门青年到广西多交流、多学习,发掘合作机会。同时也希望可以引进广西的人才到澳门发展,携手推进桂澳两地经济社会持续高质量发展。”何凝莹说。(完)