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)
“22℃商洛·中国康养之都”全国摄影大赛征稿启事******
为全面展示商洛生态之美、景色之美、乡村之美、文化之美、发展之美,持续唱响“22℃商洛·中国康养之都”品牌,聚力打造“一都四区”,拟举办“22℃商洛·中国康养之都”全国摄影大赛。
一、主办承办
1.主办单位:商洛市文化和旅游局
2.承办单位:人民摄影报社
3.协办单位:商洛市摄影家协会 各县区文化和旅游局
4.支持媒体:人民摄影网、光明网光明图片事业部、经济日报中经视觉、中国新闻图片网、工家视界、中国摄影网、视觉中国500PX等媒体。
二、活动主题
相约22℃商洛 聚焦中国康养之都
三、征稿时间
2022年9月30日—2023年6月30日
四、奖项设置
奖项共计9万元
一等奖2名,奖金各10000元,证书一件;
二等奖5名,奖金各5000元,证书一件;
三等奖10名,奖金各2000元,证书一件;
优秀奖50名,奖金各500元,证书一件;
备注:奖金均为税前,作者需开票、提供原图、原创声明、授权使用书领取奖金,商洛市文化和旅游局对获奖作品拥有使用权,如若存在侵权等行为由作者承担所有责任。
五、征稿细则
1.本届大赛以“相约22℃商洛 聚焦中国康养之都”为主题,主要征集反映商洛生态之美、景色之美、乡村之美、文化之美、发展之美的优秀摄影作品,作品必须为拍摄商洛市境内画面,形式风格不限,拍摄时间不限,单幅、组照不限(组照每组6-10幅),投稿数量不限,彩色照片。
2.参赛作品必须是投稿者本人独立完成的作品,并对其拥有独立、完整、明确、无争议的著作权;同时保证作品没有侵犯第三人的著作权、肖像权、名誉权、隐私权及其他合法权益。
3.参赛作品不得对原始影像内容进行增加或删减。在后期制作中,对影调和色调等的适度调整,以不违背拍摄对象客观真实属性为准。
4.所有投稿作品严禁利用任何技术方法使用他人作品的全部或局部影像。凡因违反上述规定而导致相关纠纷的,一切法律责任由投稿者本人承担。
5.对于妨害公序良俗的作品及行为,一经发现立即取消参赛资格。
6.本届“22℃商洛 中国康养之都”摄影大赛评选结果将在人民摄影网(www.51peoplephoto.com)公示,为期一周。公示期间设立专用信箱,受理实名举报。最终结果将在人民摄影报、人民摄影网公布。
7.作品获奖后,组委会将统一调取作品原始文件,用于展览和画册制作。对于获奖作品,组委会有权以复制、发行、展览、放映、信息网络传播等方式使用,且不再支付稿酬。
8.凡投稿者,即视为已同意本征稿启事之所有规定。凡不符合本征稿启事规定的,评选委员会有权不予评选。组委会对本征稿启事及本届大赛的有关事项,具有最终解释权。
六、投稿方式
1.参赛作者登录人民摄影网(www.51peoplephoto.com)首页或微信公众平台(rmsyphoto),点击赛事频道进入“22℃商洛 中国康养之都”全国摄影大赛专区,根据页面提示,注册并填写相关信息、上传参赛作品,并根据投稿页面要求,清楚填写作品标题、作者姓名、 每幅作品附简短文字说明。对于投稿作品,工作人员将初步审核,符合要求的作品将放置于活动网站的作品展示页中。
2.本次大赛只收电子文件,文件格式要求为JPEG,文件需在3M以内(获奖后组委会调取原片,如在规定时间内不提交者,会被视为自动放弃此奖项)。
3.每幅图片须有唯一的标题,不接受“未标题”或“无题”作品,组照中的所有图片均须有唯一标题。不允许在图片上出现标题和作者的任何信息,也不允许在作品标题中出现作者名字等相关身份信息。
《巡检村花海》
《天竺山景区》
《金丝峡景区》
《江山如画》叶书有 摄
《江山村》
《牛背梁景区》
《柞水朱家湾》
《塔云山景区》
商洛,地处秦岭东段南麓、陕鄂豫三省结合部,因境内商山、洛水而得名。2002年撤地设市,辖商州、洛南、丹凤、商南、山阳、镇安、柞水1区6县及商洛高新区,常住人口204万人,总面积1.93万平方公里。商洛是连接“一带一路”和长江经济带的重要节点城市,属国家级关中平原城市群城市和国家循环经济示范市,先后获得“中国特色魅力城市”“中国气候康养之都”“国家森林城市”“中国最佳康养休闲旅游市”和首个“陕西省森林旅游示范市”等称号。
商洛区位交通优越。商洛是陕西的东南门户,是西北连接华东、华中的主通道,西邻古都西安,东连南阳盆地,北接八百里秦川,南镶汉江平原,沪陕、福银、包茂三条高速公路、312国道以及宁西、西康铁路贯穿全境,西武高铁和西渝高铁商洛段已经开工,商洛将全面融入西安半小时经济圈,迎来了千载难逢的发展机遇,充满了加快发展的生机与活力。
商洛生态环境优美。商洛全境位于秦岭腹地,地跨长江、黄河两大流域,位于北亚热带向暖温带过渡地带,气候温和,四季分明,雨量充沛,是国家南水北调中线工程重要水源区。商洛森林覆盖率69.56%,是全国平均水平的3倍多;空气中每立方厘米负氧离子高达2万个以上,是世界卫生组织规定的清新空气标准的20倍左右。商洛境内自然景观独特,秦雄楚秀汇于一身,有3A级以上景区46家、省级全域旅游示范区5个、全国乡村旅游重点村7个,乡村旅游发展模式入选全国典型案例,被称为“北京的清泉、西安的氧吧、养生的天堂、秦岭的乐园”。
商洛自然资源富集。商洛地处秦岭东西构造带,成矿地质条件好,是金属和非金属资源的宝库,已探明并列入陕西省2006年储量表的矿产有46种108处,潜在价值超万亿元,其中大型矿藏35个,钒、钼、铁、钛、金、石墨、萤石等矿种优势特别明显。商洛有适生中药材1119种,列入国家“中草药”资源调查表的286种,是西北地区中药材最佳适生区,丹参、连翘、桔梗、五味子、黄芩等“五大商药”闻名全国,自古就有“秦岭无闲草,商山多灵药”之赞誉。核桃、板栗、茶叶等农林特产量大质优,有“中国核桃之都”“中国板栗之乡”“北方茶叶之乡”的美称。
商洛历史人文深厚。商洛旧石器时代就有先民活动,公元257年设上洛郡,历史上曾是夏禹治水、仓颉造字、商鞅封邑、“四皓”隐居、闯王屯兵的地方。商洛也是红色的土地,作为鄂豫陕革命根据地的中心区域,刘志丹、刘伯承、徐向前、李先念、王震等老一辈无产阶级革命家先后在此浴血奋战。商洛文化积淀深厚,李白、白居易等诗文大家在商洛留下了大量不朽篇章和美妙传说。商洛花鼓列入国家首批非物质文化遗产,《屠夫状元》《六斤县长》《带灯》《情怀》等优秀剧目享誉全国,是全国知名的“戏剧之乡”“文化绿洲”,商洛也是当代著名作家贾平凹、陈彦的故乡,成功创建为“中国文化经济活力城市”。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)