点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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）
（新春走基层）火车“游”过渤海湾：直击亚洲最长铁路轮渡上的春运******
中新网烟台1月19日电 题：火车“游”过渤海湾：直击亚洲最长铁路轮渡上的春运
作者 王娇妮 戴少毅
兔年春节临近，满载着粮食、煤炭、生活用品、节日物资的火车每天“游”行于渤海湾南北两岸，成为中国春运一道独特的海上风景。
大连至烟台铁路轮渡项目纵贯渤海海峡，是亚洲最长的铁路轮渡，开辟了东北至山东及东部沿海地区的最短路径，比绕行山海关缩短1600多公里。
满载货物的火车通过轮渡跨越渤海湾。 戴少毅 摄19日12时，中铁1号轮停靠烟台北站，50节满载粮食的火车和35辆装满各种货物的汽车从轮渡开下。当日14时20分，装满煤炭、年货的火车和汽车，又将搭乘同一条轮渡继续跨越渤海湾，向大连旅顺港驶去。
工作人员告诉记者，春运期间通过轮渡过海的火车有“啤酒车”“鲜花车”“树苗车”“水果车”等等，轮渡俨然成了个巨型“超市”，每天约有1.5万吨货物从这里跨过渤海湾，五花八门的货物反映出民众生活的多样化。
在发往东北的年货中，山东的啤酒颇受欢迎。一列列“啤酒火车”从青岛发出，通过蓝烟线抵达烟台北站码头，并在这里等候上船。新鲜的山东啤酒通过海铁联运，走上东北民众的节日餐桌，最快48小时可到达黑龙江齐齐哈尔。
巨大的轮渡下层可装火车，中间可装汽车，上面则用来乘载旅客。客舱设有不同等级舱位，并配备电影院、超市、快餐厅、观景厅、卫星电视等设施。
机舱工作人员在工作。 戴少毅 摄常年从事海鲜运输生意的王海波将满载海货的汽车开上轮渡，准备在大连旅顺港下船后，直接开到沈阳销售。“轮渡线路用时短、费用低，一年光运输费就能节省六七万元。”王海波称。
铁路轮渡不仅实现了物畅其流，近年来通过不断完善船内设施等方式，同时实现“人享其行”，让旅客舒适地往返于故乡与他乡之间。
65岁的乘客李仁义告诉记者，如今回东北过年是轻松的旅行，坐轮渡便捷又舒适。而过去，他曾经历过排队二十多个小时买船票、男女老少一同挤在船舱里的春运场景。
在旅客中，还有不少人选择自驾小汽车乘船跨越渤海湾，他们有的回乡过年，有的携家人旅行。通过网络系统，旅客输入汽车车牌号等信息后，即可实现人与车便捷购票。
如此庞大的渡船是如何运行的？工作人员称，船上共有四台发动机组，承担着万吨巨轮的航行动力。机舱工作人员是渡船的“心脏”医生，一旦发现渡船“心血管有小毛病”必须随时诊断、治疗。
徐学强就是一名“诊治医师”，他负责对渡船故障做出判断，对症下药。“最好的诊治，是将隐患消灭在萌芽状态。”徐学强称，航运安全差一分就是灾难，必须第一时间解决问题，保障安全。
距离兔年春节还有两天，渡船上的年味越来越浓。工作人员告诉记者，他们的渡船是渤海湾上唯一春节不停歇的渡船，“大年三十不停航”已成为惯例。船员家属可以上船团聚，一同挂彩灯、包饺子，与旅客们一起过节。
据悉，渤海湾烟台至大连航线年均运送旅客250余万人次，车辆100余万台次，货物3000余万吨。今年春运期间，有20艘客滚船上线营运，最高峰日发送旅客超3万人次。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
盈彩网投资平台地图 |
)