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)
外媒积极展望2023 世界对中国充满期待!******
国际在线专稿:2022是不平凡的一年,在复杂严峻的国内外环境下,中国依然在经济社会发展各领域取得可圈可点的成绩,交出一份份令世界瞩目的答卷。伴随着2023热闹开局,古老而日新的中国已然扬帆驶入了新的征程。近日,多家外媒热议中国新气象,国际社会各界积极展望2023年中国蓬勃发展的前景。有外媒称,中国将继续成为世界经济增长的引擎。
巴基斯坦《每日时报》1月3日报道截图
巴基斯坦《每日时报》1月3日刊发一篇题为《中巴经济走廊2023:希望与挑战》的专栏文章称,在中国优化调整疫情防控措施和巴基斯坦经济局势动荡等多重形势下,2023年的中巴经济走廊(CPEC)将面临新的希望与挑战。文章作者指出,巴中两国在教育、文化等领域的交流与合作正在日益加强。此外,基于中巴自贸协定第一阶段和第二阶段的全面展开,2023年巴中贸易格局将获得进一步拓展。
日前,《每日时报》还曾发布另一篇题为《中国—2023》的评论文章,认为新的一年中国国家领导人习近平将在区域与国际政治中扮演更加重要的角色。文章指出,过去十年中,习近平主席在政治与经济领域向世界表达了中国观点,表现卓越。自2013年以来,他展现出雄心壮志,希望领导中国人民实现梦想,“2023年,习近平主席将进一步推动构筑‘中国梦’”。
文章提到,2022年12月,习近平出席首届中国-海湾阿拉伯国家合作委员会峰会,中阿关系的深化加强将在未来助力中国梦的实现。此外,文章作者还强调,2023年将迎来“一带一路”倡议提出十周年,“数据表明,这项倡议在很大程度上取得了成功。随着其推行接近十年,该战略与国内政策的融合将更加系统化,并与中国西部地区的发展及全球化紧密相连。”
美国有线电视新闻网1月2日发表报道展望2023中国新气象,指出中国新阶段疫情防控政策的优化调整可能将对世界经济产生巨大影响。报道称,2023年中国经济的回升将为依赖中国的经济体发展提供至关重要的推动力。报道还提到,中国放宽出入境政策后,一些国家表示热烈欢迎,纷纷通过大使馆与文旅部门在社交媒体上向中国游客发出邀请。尽管有部分国家采取仅针对中国的入境限制,但很多医疗卫生专家都对此提出批评,指出其缺乏科学依据,存在煽动种族主义与仇外情绪的风险。文章最后写到,随着中国逐渐开放国门,更多高层对话与国际交流已在筹备中,法国总统马克龙、荷兰首相吕特、意大利总理梅洛尼及美国国务卿布林肯等都有望在今年访华。
俄罗斯战略文化基金会网站2022年12月31日报道称,中国正在制定一系列措施,加快推动2023年经济增长。文章指出,值得注意的是,中国计划通过提升对创新型、高质量产品(特别是绿色产业)的新需求来刺激消费,扩充国民对低碳产品的需求。文章援引中金公司的分析师评论表示,2023年中国经济增长将转向由数字和绿色经济主导的发展模式。
西班牙《经济学家报》报道截图
西班牙《经济学家报》不久前发文称,据美国彭博社预测,2023年全球经济增速或将为2.1%,在几大主要经济体当中,中国经济增长将更加突出,是推动全球经济增长的最大贡献力量。报道综合经合组织与彭博社的预测结果指出,美国明年经济增长约为0.4%,欧盟经济增长或为0.2%,中国经济增长则有望达到4.7%。西班牙埃尔卡诺皇家研究所高级研究员马里奥·埃斯特万表示,中国将继续成为世界经济增长的引擎,中国庞大的经济规模及其增长速度都表明了中国是稳定世界经济的中流砥柱。(史赫奕 王鲁平 黄蓉)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)