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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)急诊科的不眠夜******

  中新网银川1月12日电 题:急诊科的不眠夜

  中新网记者 杨迪

  在宁夏回族自治区人民医院急诊科,时钟仿佛比其他地方走得更快,只有一路小跑,才能在这里“争分夺秒”。

  预检分诊,是急诊科的第一道“关口”,值班医护需要在最短时间内了解患者诉求,进行初步检查并给予建议。在就诊高峰期,急诊科预检分诊护士凌娟娟要同时面对五、六名患者,以最快时间询问患者症状,安排其就诊。

护士为前来就诊的患者预检分诊。 杨迪 摄护士为前来就诊的患者预检分诊。 杨迪 摄

  从下午4时到深夜12时,凌娟娟几乎没有休息的时间。“我的这个岗位不能离开人,在接班前,我会尽量少喝水、提前上厕所。”凌娟娟的语速很快,这是长期在急诊科工作养成的习惯,“分秒必争”——是急诊医护们的共识。

  据了解,近日宁夏回族自治区人民医院急诊就诊数增多,院方本着“应接尽接”的原则,优化急诊流程、整合救治资源、抽调医护支援,最大程度做好急救保障。

  病床上的患者、焦急等待的亲友、忙碌的医护……在急诊科,“小步快走”成为医护们的标志性步伐。“急”和“诊”,是贯穿这里的关键字。

  从下午6时工作到第二天上午8时,急诊科抢救室护理组组长杨玉龙已习惯通宵忙碌,“现在的愿望,就是尽最大努力帮助大家渡过难关。”

  在急诊红区,急诊科主治医师杨晓明正在查看患者的肺部CT,包括他在内的2名医生和2名护士,要为整个红区的患者提供诊疗和救治。杨晓明用“跑”来形容自己的工作状态,“我们从接班到下班全身是汗,要抓紧跑、抓紧救治患者。”

在急诊红区,医生正在为患者查看CT结果。 杨迪 摄在急诊红区,医生正在为患者查看CT结果。 杨迪 摄

  急诊重症监护室(EICU)收治的是需要插管、呼吸辅助通气等的危重症病人。与急诊黄、红区不同,EICU格外安静,可以清楚地听见仪器的滴答声、医护的脚步声。在这里,患者没有家属陪护,急诊科护士王志华在为患者插管、配药、擦身之余,还要安慰、疏导患者,帮助其建立战胜疾病的信心。

在急诊黄区,医护正在与患者家属交流。 杨迪 摄在急诊黄区,医护正在与患者家属交流。 杨迪 摄

  从下午6时起,王志华还未喝过水,这是他新冠病毒感染的第二天,全身酸痛的他在上班前要吃一粒布洛芬,才能坚持工作到第二天早上。“我们科现在人员比较紧缺,我‘阳了’以后,也不敢轻易下‘火线’。”王志华的声音显得有些虚弱,时常要停下来呼气,“家人也劝我请假休息,但我没请。我想作为医务人员,去尽力守好这道防线。”

  已是深夜,王志华和同事依旧在忙碌,这注定是一个与病魔赛跑的不眠夜。“我们所需要的不多,就是希望看到病人康复出院。”王志华说。(完)

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