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)
《籀古绎新——严复的书法世界》海峡两岸新书发布******
东南网1月8日讯(本网记者 张立庆)8日,“籀古绎今守正创新”纪念严复诞辰169周年活动暨《籀古绎新——严复的书法世界》海峡两岸新书发布会活动在三坊七巷历史文化街区福州市严复翰墨馆举行。
本次活动旨在纪念严复诞辰169周年,以严复所留下的珍贵墨迹为载体,集聚海峡两岸严复后人与专家学者,共同回望那段波澜壮阔的历史,体悟先哲科学与爱国的精神,感受严复书法的艺术之美,宣传展示严复文化的深厚历史底蕴和当代价值,讲好传承保护发展闽都文化的福州故事。
赠书仪式 东南网记者 张立庆 摄
出席活动人员观看严复书法作品视频 东南网记者 张立庆摄
严以振教授宣读致辞 东南网记者 张立庆 摄
活动现场,严复侄孙、福建省委党校原科技教研部主任、教授严以振宣读了严复曾孙严正的书面致辞,纪念缅怀严复救亡图存、变法维新的历史功绩,弘扬严复的家国情怀与文化求索,并期望严复精神的传播力与影响力能持续提升,让严复的思想能在未来闪现更加耀眼的光芒。
福州市鼓楼区委书记黄建新致辞 东南网记者 张立庆 摄
福州市鼓楼区委书记黄建新在致辞中表示,严复的科学与爱国精神是鼓楼城市精神的重要组成部分,鼓楼将继续深入挖掘严复文化内涵,将严复文化与弘扬闽都文化、推进两岸文化交流、加强文化遗产保护、增强文化自信结合起来,多形式宣传推介严复思想,助力福州打响闽都文化国际品牌,全力打造现代化国际城市“最美窗口”。
福建江夏学院党委书记宋建晓致辞 东南网记者 张立庆 摄
福建江夏学院党委书记宋建晓在致辞中表示,《籀古绎新——严复的书法世界》从笔画墨法、结构章法、严谨肆意间,体现了严复的浩然与清雅、荡气与敞亮。呼吁进一步赓续先辈先贤的精神,将严复的思想与精神化作攀登的阶梯,用思想的通透、爱国的情怀、历史的厚重、艺术的抚慰,照亮奋进新征程的坦途,推动中华文明、中华文化更好走向世界。
研讨会现场 东南网记者 张立庆 摄
在《籀古绎新——严复的书法世界》新书研讨会上,福州市三坊七巷历史文化研究会副会长杨凡,著名艺术评论家、古代书画研究专家何光锐,福建师范大学美术学院教授、博士生导师徐东树,福州市严复翰墨馆馆长郑志宇等专家学者共同从严复临古书帖中,探讨严复对传统文化的回望与坚持;从严复条屏、对联、扇面、信札、译著等作品中,探讨严复对中华文化的坚守与创新。专家学者们一致认为,应加强严复文化的保护、研究、宣传与推广,不断挖掘福州城市文化内涵,推动提升闽都文化影响力。
福州市严复翰墨馆馆长郑志宇现场致辞 东南网记者 张立庆摄
福州市严复翰墨馆馆长郑志宇介绍,历经十多年时间,搜集了三百多篇严复的真迹,内容包含对联、中堂、英文信件等等。“严复非常重视对中国优秀传统文化的研究,他临的这些帖子书法基础是非常扎实的,所以我们想借此新书的发布,最主要是致敬严复、肯定严复、重温严复,汲取他的精神力量,更是一种文化自信的展示。”郑志宇表示,下一步,严复翰墨馆将走进海峡两岸百所高校,开展相关展览、讲座、论坛等多种形式的宣传,更好的传播严复思想。
活动还吸引了来自海峡两岸研究严复思想文化与书法艺术领域的专家学者们的共同关注。清华大学马克思主义学院教授王宪明、北京大学历史学系教授欧阳哲生、中国书协第八届副主席叶培贵、台湾著名历史学者黄克武等发来了祝贺视频。
本次活动由中共福州市委宣传部、福州市三坊七巷历史文化研究会指导,福建新华发行集团、中共福州市鼓楼区委宣传部共同主办,福建省出版对外贸易有限责任公司、福州市三坊七巷保护开发运营有限公司、福州市鼓楼区社会科学界联合会、福州市严复翰墨馆承办,中共福州市鼓楼区委台港澳工作办公室协办。