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)
【这些文化遗存现今的模样㉜】走近这张抗日名将创办的报纸……******
【这些文化遗存现今的模样㉜】
光明日报记者 常河 丁一鸣
“逐鹿中原飞骏马,鸡鸣拂晓响黄钟。文工歌舞壮军旅,皓月晨光照雪枫。”这首诗里写的,是抗战时期彭雪枫将军的治军三宝:骑兵团、《拂晓报》和拂晓剧团。
《拂晓报》报史馆一角资料照片
彭雪枫,是我军文武兼备的名将。他1907年9月生于河南省南阳市镇平县,早年即投身革命,曾参加了中央苏区历次反围剿作战和二万五千里长征,率军攻占娄山关,横渡金沙江,飞越大渡河……1944年9月,在河南夏邑县八里庄围歼顽军李光明支队的战斗中,他不幸中流弹牺牲,时年37岁。1945年2月7日,中共中央在延安为彭雪枫将军隆重举行追悼大会,毛泽东、朱德、彭德怀、陈毅的共同挽词是:“二十年艰难事业,即将彻底完成,忍看功绩辉煌,英名永在,一世忠贞,是共产党人好榜样;千万里山河破碎,正待从头收拾,孰料血花飞溅,为国牺牲,满腔悲愤,为中华民族悼英雄。”
彭雪枫,家学渊源,酷爱文墨,写得一手好文章。1938年秋,抗日烽火遍燃中原,中共中央决定由彭雪枫率新四军游击支队挺进豫东,创建抗日根据地。同年9月29日,游击支队誓师东征,就在那天,在河南省确山县竹沟镇一个农舍中,《拂晓报》诞生了。彭雪枫为《拂晓报》题写了报头,并亲自撰写了创刊词:“拂晓代表着朝气、希望、革命、勇进、迈进有为、胜利就要到来的意思。军人们要在拂晓出发,要进攻敌人了。志士们在拂晓要奋起,要闻鸡起舞。拂晓催我们斗争,拂晓引来了光明。”
《拂晓报》创办之初,由于敌人的疯狂扫荡、封锁,各种物资奇缺,两支铁笔、两块钢板、两筒油墨、一把油刷、一块木板和半筒“高乐牌”蜡纸,便是全部家当。油墨用完了,彭雪枫卖掉自己心爱的战马,为《拂晓报》买来新油墨。他认为:“一支笔胜过两千支毛瑟枪。”对新闻事业,彭雪枫充满了热爱,曾说:“将来革命胜利了,我去当一名新闻记者。”
战火烽烟早已消散,如今的《拂晓报》是中共安徽宿州市委机关报。初冬时节,记者来到宿州。
走进落成不久的《拂晓报》报史馆,大厅偌大的背景墙上,印着《拂晓报》创刊号的版面图。“《拂晓报》刚创刊时,由于条件简陋,印刷质量不好,常常油迹斑斑。但它的影响却与日俱增。你们看,这是1939年12月5日的第100期纪念专刊,上面还有毛泽东同志的题词‘坚持游击战争’。”《拂晓报》老职工宋建国的讲解,把我们带回到了那段峥嵘岁月。
在日寇铁蹄蹂躏下的中国,一群战士一手扛着枪、一手握着笔,随着部队征战的脚步,辗转黄淮平原。在淮水两岸,在涡河之滨,他们凭着坚定信念、一腔热血,把一期又一期带着油墨香味的《拂晓报》,送到广大军民手中。当时,一位重庆读者曾致信《拂晓报》编辑庄方:“《拂晓报》简直像天外来鸿,读了报道,感动得热泪滚滚。”
“战争年代,报社先后有15名烈士血洒疆场,年龄最小的只有17岁。”宋建国告诉我们,1944年9月,彭雪枫牺牲后,是时任《拂晓报》记者张景华和十几名战士把彭雪枫的遗体从夏邑县转移到泗洪县半城镇。至今,宋建国仍难忘当年采访张景华时老人的数度哽咽:“在彭师长的遗物里,我们发现了一份完整的《拂晓报》合订本,封面上是师长手写的‘心血的结晶’……”
走近《拂晓报》,记者了解到:80多年风雨历程,当年的那张油印小报,经过血与火的洗礼,和着时代节拍,一路开拓创新,一路勇毅前行,现在已变成集报、网、端、微、屏于一体的新媒体矩阵。
在拂晓报社编辑部,时政要闻部记者马竞正在整理新闻素材。“最近,全市群众学习党的二十大精神热情高涨,我们要把这些生动的场景以全媒体的形式推送给读者。”文字记录、出镜采访、视频制作,马竞全程参与,轻车熟路。
作为一名全媒体记者,马竞觉得,与80多年前《拂晓报》筚路蓝缕创业时相比,现在报纸的传播手段日新月异,但它的红色基因始终未变。
“一代又一代《拂晓报》人,凭着对党和人民的忠诚信念,辛勤耕耘、默默奉献,形成了自己的优良传统,这些是我们这代《拂晓报》人弥足珍贵的精神财富,时刻激励着我们接续前辈的事业,奋勇前进。”拂晓报社党组书记、社长武华峰说。
灵璧县尹集镇尹楼村是拂晓报社的联系点,我们赶到村委会时,天空飘起了小雪。村里的第一书记马峰刚走访了村里几个大病户和危房户,还没来得及掸去身上的薄雪,就和村干部“掰扯”起当地特色美味“豆丹”养殖的事来。
马峰也是《拂晓报》的记者。到村一年多时间,在报社支持下,他帮助村里修建了通到每家每户的水泥路和高标准农田,还建起了杂粮加工工厂和光伏项目。
“我父亲在《拂晓报》工作了一辈子。小时候,我经常去报社看叔叔阿姨们写稿、看印刷车间的师傅们铅字排版。大学毕业后考进报社,就是要像父亲他们那样传承这份红色的新闻事业,用‘拂晓精神’为时代放歌,用‘拂晓精神’去激发人民改天换地的热情。”马峰的眼里跳动着一团火。
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《光明日报》( 2023年01月12日 01版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)