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)
直击广西梧州春运返乡路:“摩托大军”渐渐淡出春运史******
中新网南宁1月19日电 题:直击广西梧州春运返乡路:“摩托大军”渐渐淡出春运史
作者 蒋雪林 林洁琪
“原以为今年中国优化疫情防控政策后,返乡摩托车会多一些,现在看来,‘摩托车大军’将淡出春运史。”广西梧州市公安局交警支队高速公路管理三大队教导员邹丹在接受中新网记者采访时说。
邹丹已连续10多年参与“摩托大军”春运服务保障。她和李子郁、李金兰三人,十多年来,每年都会到广西梧州市东出口春运服务站,服务过往的返乡“摩托大军”。
2008年,时任梧州市交警支队副支队长的李子郁,负责协调组织在321国道省际卡口设立春运服务站。
把驾驶摩托车返乡当成乐趣的年轻骑手停靠梧州东春运服务站拍照留念。李子郁表示,在粤务工人员驾驶摩托车返乡开始于2000年左右,当时几千元人民币一辆的摩托车进入普通中国家庭,由于火车票不好买,农民工只好驾驶摩托车返乡。2008年“摩托大军”开始形成规模,当年过境梧州返乡过年的摩托车达7万辆。
“在321国道上因此形成了一种与摩托车返乡相关的特殊文化现象,有交警提供换证服务,有企业设点招聘员工,有文化部门在现场写春联送给骑手,更有在服务站发生的一幕幕感人的故事。”李子郁说。
邹丹在服务返乡摩托车手。“我在服务摩托大军的过程中,就遭遇到一件令我非常感动的事。”邹丹说。2014年1月21日,家住广西藤县大黎镇怀有身孕的覃月玲和丈夫乘坐摩托车返乡,途经梧州市东出口春运服务站时,被一辆面包车剐蹭倒地。因邹丹等人的及时救助而保住了胎儿的覃月玲,五年后,乘坐丈夫驾驶的汽车专程来到梧州东出口春运服务站看望邹丹。
与邹丹一样,中国石化广西石油梧州分公司员工李金兰也收获了很多感动。她在这里为返乡摩托车服务已有20年,服务过的“摩托大军”超5万人次。
邹丹和李金兰都曾把自己的孩子带到梧州东出口春运服务站做志愿者。“以前有很多小孩一起随‘摩托大军’返乡,这几年都见不到了。”李金兰说。
李金兰在接受中新网记者采访。家住广西桂平市社坡镇光明村的张树勇,就曾用摩托车搭乘孩子返乡。“今年两个孩子都乘坐亲戚的小汽车回家了。”张树勇说。他和妻子薛焕芳已连续8年共骑一辆摩托车从中山市小榄镇返乡。今年1月16日,他将摩托车停靠在梧州东出口春运服务站休息。
和张树勇一样,家住广西贵港市平南县官成镇苏茆村的李汝发,也是摩托大军的一员。“以前一临近春节,很多老乡就相约一起从广东中山市小榄镇开摩托车回家,现在他们都买小汽车了。”李汝发告诉记者,他的两个小孩快大学毕业了。“再奋斗两三年,我也买辆汽车。”李汝发说。
李子郁表示,目前还选择驾驶摩托车返乡的骑手中,类似张树勇的骑手越来越少,他们多是把驾驶摩托车返乡当成一种乐趣的年轻骑手。来自贵港的李建航就是这样的年轻人,他驾驶的是大排量的摩托车,目的是享受“风与自由”。
李建航在广东佛山市务工10年,他的父亲也曾是“摩托大军”中的一员,凭着多年在东莞市的打拼,终于在2021年买了汽车。李建航说:“我家虽然有汽车,但我不想开,骑摩托车自由,还能一路游玩。”
邹丹表示,开行对数不断增加的动车分流了“摩托大军”。南广及贵广高速铁路相继在2014年底开通。2015年春运广西和广东之间日均开行动车只有41对,2023年已超过200对。在铁路逐渐增加的运能中,“摩托大军”也逐年减少。春节期间过境梧州返乡过节的“摩托大军”最高峰时达25万辆,今年过境梧州返乡过春节的摩托车预计只有1万辆。
12年前,记者即在梧州东出口春运服务站目睹“摩托大军”返乡“盛况”。如今,服务“摩托大军”的李金兰和李子郁也已退休。“摩托大军”也将淡出大众视线。邹丹说:“梧州市交警部门这两年已不再将‘摩托大军’作为春运返乡的重点服务对象,交警的工作重点逐步往高铁站、高速公路收费站的周边路口转移。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |