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)
以船作喻,习近平表达的中国世界观******
(近观中国)以船作喻,习近平表达的中国世界观
中新社北京10月11日电 (谢雁冰 黄钰钦)“在全球性危机的惊涛骇浪里,各国不是乘坐在190多条小船上,而是乘坐在一条命运与共的大船上”“世界各国乘坐在一条命运与共的大船上,要穿越惊涛骇浪、驶向光明未来,必须同舟共济”……
在不同国际场合,中国国家主席习近平曾多次以船作喻,揭示人类命运休戚与共的现实,呼吁各国携手应对挑战,合作开创未来。在观察家看来,这个形象的比喻也真切表达出中国的世界观。
今日之中国,不仅是中国之中国,而且是亚洲之中国、世界之中国。各国同在一艘船上,命运休戚与共,既表达出当今中国与世界的关系,也折射出中国与外界的相处之道。
2013年,习近平当选国家主席后首次出访,在莫斯科国际关系学院的演讲中,他第一次在国际场合阐发了人类命运共同体理念。2017年,日内瓦万国宫大会厅,习近平更详细阐释了人类命运共同体理念的提出动因、愿景与实施路径。
如今,这一理念受到国际社会越来越广泛的认同,多次被写入双多边会议和联合国文件,中国更以诸多实际行动践行这一理念。中老铁路全线通车,助力老挝实现由“陆锁国”向“陆联国”转变;中欧班列已铺画82条运行线路,通达欧洲24个国家的200个城市,逐步“连点成线”“织线成网”;中巴经济走廊建设迈入“快车道”,一系列能源、交通项目持续为巴基斯坦经济增长和民生改善发挥作用……
“一带一路”倡议首先成为构建人类命运共同体的抓手,从亚太到非洲,从欧洲到拉美,逐渐从一颗梦想的种子成长为枝繁叶茂的大树。截至目前,已有149个国家、32个国际组织同中国签署200多份共建“一带一路”合作文件。
中央党校(国家行政学院)国际战略研究院教授罗建波认为,“一带一路”倡议为各国携手发展搭建了新平台,为各国增进互信架起了连心桥,为解决全球治理赤字、和平赤字、发展赤字提供新动力,向全球明确传递出中国推动构建人类命运共同体的决心。
着眼当下,面对层出不穷的全球性挑战,世界各国同乘“一条命运与共的大船”这个比喻,更具现实意义。当百年变局和世纪疫情交织,乌克兰局势牵动世界,国际社会期待更多的稳定性和确定性。习近平从命运与共的视角出发,接连提出全球发展倡议和全球安全倡议,为处在逆流险滩中的世界阐明航向,得到越来越多国家的响应与支持。
中国不仅是倡议的提出者,更是推进落实的行动派,知行合一的中国力量积极推动各国握紧合作共赢之手——
新冠肺炎疫情肆虐全球之时,中国疫苗跨越山海,防疫物资走出国门,诠释出在命运与共的视角下,“没有人是一座孤岛”;
在联合国可持续发展议程落实进度面临“倒退”风险之时,中国连续举办进博会、服贸会、消博会,不断以自身的新发展为世界提供新机遇;
当今世界并不太平,面对纷乱复杂的乌克兰危机,中国既积极劝和促谈,又面向长远提出构建均衡、有效、可持续的欧洲安全框架,呼吁打开乌克兰问题政治解决的大门;
“安全是发展的前提,发展是安全的目的。”中国现代国际关系研究院研究员陈凤英表示,从提出“一带一路”倡议,到发起全球发展倡议、全球安全倡议,中国向世界提供了越来越多的公共产品,展现出同各国命运与共的胸怀和担当。
穿越惊涛骇浪,需要共同力量。中国不仅发出“要做什么”的倡议,也向世界传递“不做什么”的鲜明主张:摒弃冷战思维、反对单边主义,不搞集团政治和阵营对抗。
“霸权主义、集团政治、阵营对抗不会带来和平安全,只会导致战争冲突”“不能由个别国家的单边主义给整个世界‘带节奏’”“不能以多边主义之名、行单边主义之实”,在不同国际场合,习近平传递出的中国立场清晰明确,在一艘大船上必须同舟共济,“企图把谁扔下大海都是不可接受的”。
从坚定维护多边贸易体制,到在全球性挑战面前持续推动多边国际合作,从提出“金砖+”合作模式、为金砖机制探索发展空间,到积极推动上海合作组织发展扩员……作为首个在联合国宪章上签字的国家,中国更是加入了几乎所有普遍性政府间国际组织和600多项国际公约。以行践言,中国一直用行动诠释着何为真正的多边主义。
“不做什么”“要做什么”,习近平以明确的立场、清晰的表达阐明中国选择,也给出如何使这一条命运与共的大船行稳致远的中国答案。
“世界好,中国才能好;中国好,世界才更好”,站在新的历史起点,中国如何同世界携手一起向未来?回看北京2022年冬奥会闭幕式,“天下一家”焰火在鸟巢上空升起的那一刻,中华文化中对于世界大同的美好祝愿尽显,这亦是这个东方大国世界观最直观的表达。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)