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)
2023年,在温暖中开篇******
北京
一“臂”之力汇“暖流”
厚棉袄、保暖裤,外加一顶棉帽子、一双皮手套,就是外卖骑手陈宇飞在这个冬天的御寒装备。这些天尽管气温稍显“温柔”,可骑上电动车,风呼呼地刮在脸上,还是感觉刀割一样,口罩遮不住的颧骨和眼睛周围冻得通红。
元旦假期过后,每天送餐工作要花费将近10个小时,陈宇飞都争分夺秒地奔波在路上。眼看春节临近,他想多挣些钱给湖北老家的父母。这样一个对时间“斤斤计较”的人,却在1月5日腾出一段难得的“空档”,走进位于北京西直门的献血站。用无偿献血的方式迎接新一年的到来,这让他觉得特别有意义。
“接单的间隙,看到北京市红十字血液中心发布的无偿献血倡议书,就找时间赶过来贡献一‘臂’之力。”陈宇飞笑着对记者说,他核酸转阴早已满7天,想为社会做点儿好事,希望那些急需输血的人得到及时救治。
测量血压、抽血化验,填写好登记表、录入个人信息……在工作人员的引导下,陈宇飞挽起袖子、伸出手臂,献出了一份爱心。这个足以挽救他人生命的行为,让他常年风吹日晒的脸上绽放出质朴的笑容。
将献血证小心翼翼地贴身放好,格外开心的陈宇飞来不及休息,又开始了紧张的送餐工作,匆匆离去的背影好似寒冬里一道温暖的阳光。
就在同一天,多名和陈宇飞一样的外卖骑手与街道机关干部、社区民警、基层保安、快递小哥等共计640人,来到北京市朝阳区安贞街道党群服务中心参与无偿献血,将这份“暖流”传递给有需要的人。
微光成炬,积水成渊。一点一滴的善意,拼凑出社会大家庭的美好。值此元旦春节到来之际,中国慈善联合会倡议全体会员和社会各界“开年行善”,用做一件好事来迎接新的一年,用视频、文字、图像记录身边的慈心善举,让爱心温暖你我,让慈善引领生活,为人民的幸福安康、为社会的和谐稳定、为祖国的繁荣富强,献一份爱心、尽一份力量!
上海
捐资助学温情满满
新年第一天,云南省景洪市第一中学的学生们通过上海市慈善基金会松江区代表处,向帮助过他们的爱心人士寄来了一封感谢信。
孩子们在信中写道:“求学路上,我们迷茫过,放弃过,父亲母亲会因学费拼命地赚钱,看到他们疲惫的眼神和操劳的背影,不禁倍感辛酸,是你们给予了我们资助,让我们不受生活的压力,安心完成学业。这个社会是温暖的,关注和关爱着我们的人很多,我们不应该气馁,我们会用知识改变命运,以优异成绩回报社会。”
澜沧江畔的一声声感恩激荡心灵,2023年伊始,上海市慈善基金会爱心窗口接连迎来捐资助学的热心市民,满满温情,暖流涌动。一份份爱心,为家境困难的孩子减轻了负担,更让他们有了学习的动力。
元旦当天,家住浦东新区的胡雷鸣来到爱心窗口,捐出1.75万元善款,继续结对资助6名困难学生,捐款助学,他已坚持了近20年。72岁的张永革老人带来参与“上海市张永革学雷锋志愿者工作室”开年行善活动的28位好心人捐赠的15150元,同时,他本人再次捐出4000元,分别用于资助一名小学生和救助一名患尿毒症的儿童。黄跃军、范德娟夫妇捐款3000元结对资助一名困难大学生,并代表在国外工作的儿子一家捐款3000元,结对资助了两名家境困难的小学生。就读于卢湾中学初二年级的江稼祺和妈妈一起来到爱心窗口,捐赠1500元继续结对资助一名走在求学路上的小朋友……
在淮海中路1253号,这个名为“凡人善举”的爱心窗口自2018年2月创设以来从不“打烊”,前来奉献爱心的大都是最普通的市民百姓,离退休老人、年轻的父母带着孩子……他们用最传统的方式做慈善,想着能帮一点儿是一点儿。
济南
“火焰蓝”为生命护航
“老人卧床不起,情况比较紧急。”接到求助电话,刚刚完成出车任务的张东晖再次以最快速度赶赴患者家中。
随着近日济南市120院前急救车组工作量日益增多,济南市消防救援支队挑选业务熟练、素质过硬的消防救援人员组成应急转运突击队,张东晖就是其中一员。他和队员们一起,担起急危重症患者转运、医疗保障物资运送、车辆器材防疫消杀、医疗废品清理处置等任务。
张东晖告诉记者,他们负责转运的患者很多居住在老旧小区,没有电梯、楼道狭窄,不仅给救助增加了阻力,对转运车组人员的体力更是极大的考验。一次这样的救援,光是抬着患者下楼少则十几分钟、多则需要半个小时。等到一身汗水地回到急救车上,顾不上顺口气就驾车直奔最近的医院急诊室……但队员们都觉得“再辛苦也值得,这是为了‘小家’更是为了‘大家’。”
一辆辆120急救车从集结地点出发,一次次安全、高效的转运中,“天使白”和“火焰蓝”既是并肩战斗的战友,也成为无话不谈的朋友。他们不辞辛劳,为生命奔赴,在保证绝对安全的前提下,以尽可能更快的速度帮助更多的人。
深圳
新年从“步步行善”开始
身为一名“上班族”,李元晓在元旦假期有了一段难得的闲暇时光。整理房间和读书之余,她在新年第一天来到深圳市福田区香蜜公园,赴一场与“步步行善”新年网络公益行动的约定。
从2016年至今,每年的第一天,很多深圳市民都会走出家门,参加“步步行善”网络公益行动。通过App捐赠步数、公益机构折算现金,每一位普通市民都有机会成为爱的使者,为慈善事业聚能。
当天,来自深圳市关爱行动公益基金会跑团、深圳市慈善会跑团等6支队伍的成员与热心市民一起,跟随2012年伦敦奥运会竞走冠军陈定的脚步,迎着2023年的第一缕阳光冲出起跑线。
今年的第八届“步步行善”活动吸引了外婆敬老包、雏鹰展翅计划、星星守望心智加油站等优质公益慈善项目参与。沿途经过各个打卡点时,一个个公益项目的详细介绍引得李元晓放慢了脚步,平日里工作忙碌,跑步走路就可以做公益的互动方式,让她感到“健康又有爱”。
从1月1日至1月20日,本届“步步行善”线上活动携手腾讯公益开展“一块走”捐步兑换公益金活动。参与者的每一步都将汇聚善意和爱心,凝聚起一束束爱的光芒,为深圳这座城市带来温暖和希望。
“‘步步行善’如同爱心‘放大器’,激发出更多市民向善向爱的传统美德,不断助力提升深圳的城市文明高度和社会治理温度。”深圳市关爱行动组委会办公室专职副主任李青松告诉记者,“步步行善”让普通市民可以随时随地做公益,形成人人可公益、人人愿公益、人人能公益的文明氛围,让关爱他人成为生活的日常,让热心公益成为生活的时尚。