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)
台舆论:兵役延长、军售不断 军事新动向或让台湾成为“抗中肉垫”******
中新社台北12月31日电 在民进党当局宣布延长义务兵役至一年后,美国又宣布了最新一轮的对台军售。台媒舆论近日高度重视台当局军事动向,有评论认为,民进党承受不住美方压力,让台湾成为美国“抗中的肉垫”。
美国有意“指导”台湾延长兵役早已不是秘密。尽管当局一直矢口否认,随着兵役延长命令宣布,民进党当局所谓防务动向唯美国马首是瞻显露无遗。
专栏作者黄映溓在联合新闻网写道,开放进口美国“莱猪”、台积电先进制程赴美设厂等让民众危机感不断的事件,民进党都说“没有美国压力”;此次延长义务役时限,民进党同样宣称不是因为外部压力。这些话,民众信吗?
美方有关部门近日宣布的对台军售项目价值约1.8亿美元,这是美国政府一个月内的第二次对台军售。早在今年1月,台军方就证实计划向美方采购“火山”反战车快速布雷系统。在美方公布该案后,民进党当局防务主管部门声称,这一系统有助于提升台军所谓“不对称作战能力”。
台湾退役中将张延廷在中时新闻网撰文道,美国现政府已第八次对台军售。就战略层面,目前美国欲将台湾打造成一只“武装的刺猬、豪猪、毒蛙”,并和对岸进行激烈的焦土战。但两岸终究要长久走下去,因密切的经贸关系已不可能完全切割。一味在兵役制度或武器采购上缠绕,只是事倍功半、失去重心。
中国国民党智库安全组召集人、台立法机构前民意代表林郁方30日晚在政论节目上说,该反战车系统主要用于在滩岸上布雷,军事作用有限。政治人物真正的智慧是让战争不要爆发,而不是让台湾成为巷战、肉搏的战场,及美方的“抗中肉垫”。
《联合报》专栏“民意论坛”的文章表示,时至今日,台湾不寻求以和平方式化解两岸政治歧异,妄想用军事手段正面对决,无异于螳臂当车。政客自私自利,不负责任。但一旦战争爆发,战死的是年轻人、无辜的是百姓、逃跑的是政客。
台湾资深媒体人陈国祥在美丽岛电子报专栏发文称,越来越多的台湾民众感到战争阴云变浓。民进党的“抗中保台”诉求由于缺乏避免战争的具体方法,所以无法引起共鸣。许多年轻人已警觉,台湾陷入兵凶战危险境,就是执政者搞出来的局面。(完)