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)
发力三大领域 地方两会聚焦促消费******
支持大宗消费,提振服务消费,打造消费增长极……在近期召开的地方两会上,促消费被频频提及。
专家表示,消费是稳定经济发展的“压舱石”。当前各地把恢复和扩大消费摆在优先位置,有助于更好释放消费潜力。同时,有利于提振市场信心,发挥消费对经济增长的基础性作用。
鼓励大宗商品消费
支持新能源汽车、绿色智能家电等大宗消费成为不少地方促消费的重点之一。
广东提出,支持住房改善、新能源汽车、绿色智能家电等大宗消费。河南提出,鼓励新能源汽车等大宗商品消费。陕西提出,扩大新能源汽车和绿色智能家电消费。辽宁提出,培育新能源汽车、绿色智能家电、智能穿戴等消费新增长点。
“在整个消费结构中,汽车、家电等大宗消费具有消费占比高、产业链长、带动力强的特点,稳定增加汽车、家电等大宗消费对提振消费至关重要。”国务院发展研究中心市场经济研究所研究室副主任、研究员漆云兰表示。
为支持大宗消费,多地推出配套措施。天津提出,落实搞活汽车流通、扩大汽车消费14项措施。河南日前发布的《大力提振市场信心促进经济稳定向好政策措施》提出,对在省内新购汽车按购车价格的5%给予消费者补贴,最高不超过10000元/台,省、市级财政各补贴一半;鼓励各地对智能电子产品和家用电器产品消费进行补贴或开展以旧换新促销活动,将省财政对各地实际财政补贴支出按不超过30%给予奖补政策延续至2023年3月底。
中国电子信息产业发展研究院消费品工业研究所副研究员陈娟认为,地方政府和企业可积极开展“新能源汽车下乡”、绿色智能“家电下乡”和“以旧换新”活动,加大优惠促销力度,促进大宗产品更新与新增需求的释放。
促进服务消费模式创新
提振文化旅游、家政服务等服务消费成为一些地方促消费的发力方向。
辽宁提出,支持养老服务、教育医疗文化体育服务等消费。广东明确,加大餐饮、文旅、养老、育幼等服务消费促进力度。陕西提出,积极培育运动、康养、托育、家政等消费新热点。山东提出,提质发展餐饮、家政、养老等服务消费。湖北提出,加快提振住宿餐饮、批发零售、文旅体育等消费。
“我国服务消费转型升级的新趋势,推动服务市场焕发新的生机与活力,促进服务消费的模式创新与供给的迭代升级成为扩大内需的重要动力。”中国国际经济交流中心副理事长王一鸣表示。
国家发改委国民经济综合司司长袁达1月18日表示,推动生活服务消费有序恢复。多渠道增加城乡居民收入,(下转A03版)