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)
铁警裴志才:春运安保战线上的“老兵”******
中新网北京2月3日电 题:铁警裴志才:春运安保战线上的“老兵”
作者 邓有林
“老王,明天就立春了,最近几天风开始大了,树木上的枯枝容易吹上线路,平时还得多留意及时清理。”2月3日一大早,民警裴志才巡查到通州西站往南一公里的林场区段时,迎面撞见了北京工务段通州西林场工长王东明。
老哥俩年龄相仿,都扎根通州西站多年,林场靠近京承铁路线,虽说去年林场外侧加装了一道防护网,但确保线路通畅、列车平稳运行,两人都牵挂着安全。
今年55岁的裴志才是北京铁路公安处通州西站派出所的一名普通民警,1990年参加公安工作,33年来始终坚守在京承铁路线上,是一名扎根铁路沿线的“老兵”。
33年从警路,裴志才一步步走出了“平安心得”。维护沿线铁路安全,民警线路督导检查很重要,但也不能忽视基层群众的力量,广泛发动沿线村民共治共管,才能长治久安。朝着这个目标,裴志才走村入户,“跑断腿、磨破嘴”地开展安全宣传,长此以往他也成了辖区的“百家熟”、村民的“贴心人”。
张辛站是通州西站派出所下辖的一个驻站点,位于顺义区李桥镇张辛庄村,从派出所开车到这里需要半个小时。虽然每次线路督导检查时间紧任务重,但裴志才总要抽空到村民高老太太家坐坐,为她讲解反诈防骗常识。
铁警裴志才(左)帮助旅客 北京铁路公安局供图老太太今年70岁,是村里的留守老人,还经营着一家商店。“防范电信网络诈骗一个也不能少,老人更要常提醒,帮他们捂好‘钱袋子’。”有时候,裴志才工作太忙顾不上过去,他就定期给老太太打个电话。
从铁路沿线到站区,裴志才的工作任务有变化,但守护平安的初心始终如一。2020年,通州西站增开了密云、怀柔方向的市郊列车,通勤旅客一下子多了起来。
在日复一日的工作中,裴志才发现,和长途旅客列车不同,通勤旅客客流不大,但流动很快,旅客们大都踩着点进站乘车,候车时间很短,一旦有旅客遗落行李物品,很难第一时间归还失主。为此,勤巡视、多提醒成了他的习惯。
今年春运期间,通州西站每天发送、到达旅客列车11趟,列车都集中在早中晚上下班的时间段,每每赶上食堂开饭,他还坚守在工作岗位上。在他看来,饭可以晚点吃,但守护旅客平安不能有空档。
让在岗的每一分钟都有意义,裴志才执勤巡逻并不是走马观花的兜兜转转。时刻保持警觉,仔细观察发现,才能及时剔除安全隐患。有一次裴志才在站区出站口执勤时,发现一名瘦高个、长头发的男子通过地下通道,见出口有民警便刻意躲避,低着头紧贴身前旅客。裴志才立即察觉出异样,迅速上前拦住该男子,经询问盘查,原来该男子因涉嫌诈骗被公安机关网上通缉。
实战练精兵,多年的一线工作经历,让裴志强成了警务技能“多面手”。从站区执勤巡逻到线路督导检查,追缉网逃人员到治安打击,案件办理到内勤事务,每一项工作到了他手里总能游刃有余。
前不久,裴志才参加值乘的G915次列车抵达吉林站。旅客都下车后,他巡视车厢,发现行李架上有人遗落了一个行李袋,里面装了一打病历单和一些杂物,虽然没有贵重物品,但他还是立即联系了列车工作人员,通过病历单上的信息找到了失主。
当得知失主已经出站,而且年纪大了腿脚不好后,他便一路小跑将行李袋送到出站口物归原主。等他气喘吁吁再返回站台时,列车已变更为返京列车G916次,旅客们也已陆续开始上车。遇到有的旅客携带行李较多,热心肠的裴志才连忙上前“搭把手”,将行李搬上列车。见到带小孩的旅客时,他还不忘提醒注意站台与列车之间的缝隙。
东北的天气虽冷,但裴志才贴心的服务、温暖的话语却让旅客们感到心里很暖、很踏实。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |