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)
四川:春运总量将达9239万人次 目前总体有序平稳安全******
中新网成都1月18日电 (记者 王鹏)四川省政府新闻办18日在成都举行“欢乐川味年—畅快出行通途四川”新闻发布会。记者从现场获悉,今年四川春运总量将达到9239万人次,较去年上升36%。目前,四川春运总体有序平稳安全。
四川省交通运输厅副厅长宁坚介绍,今年春运形势复杂、任务艰巨,客流复苏反弹,运输保障压力大。主要集中在春节期间和节后,特别是大年初六和元宵节前后将分别迎来“返岗流”和“务工流”“学生流”等客流高峰。据预测,公路、铁路、民航、水路分别约占客流总量的70.35%、20.56%、7.35%、1.74%。
记者了解到,自春运开启以来,在便捷春运方面,四川民航、铁路优化了购票候乘等便民举措,交通、人社部门推出农民工返乡“春风行动+金通工程”一票制服务,高速公路服务区新增充电车位约700个,保障新能源车的出行。
此外,为确保重点物资运输通畅,四川省道路运输部门继续坚持省市县三级物流保通保畅机制,严格执行“一事一协调”、督办转办、7×24小时值班值守制度,及时解决重点物资运输受阻问题;邮政部门春节期间“不打烊”,保障春运期间医疗民生物资寄递不中断。
宁坚介绍,目前四川省春运总体有序平稳安全,未发生重大及以上安全事故、未发生大面积长时间道路拥堵、未发生重大服务质量投诉及重大负面舆情。
截至1月17日,四川全省完成旅客发送1926.1万人次,占全国总量的4.5%,同比2022年增长7.2%,达到2019年同期的57.6%。其中,公路客运量占了总量的一半左右,发送旅客1172.7万人次,达到2019年同期的47.2%,较2022年同期增长了1.3%;铁路发送旅客506.9万人次,比2019年同期仅低2.7%;民航发送旅客207.9万人次,比2019年同期高8个百分点;高速公路小客车流量一直在增长,已达日均244.8万辆次,分别比2019年、2022年同期增长27%、4.2%。
道路运输方面,四川省交通运输厅道路运输管理局一级调研员魏平表示,四川春运期间全力保障运力,通过检测,符合条件的客车全部投入春运,共计有常规运力30.8万辆、应急运力7000辆,基本能够保障群众出行需求。
四川省交通运输厅副厅长宁坚发布四川春运情况。 四川省政府新闻办供图此外,四川道路运输重点服务5大客流:民工返乡返岗、农村地区走亲访友、景区景点出游、枢纽场站中转换乘、个性化高端出行。其中投入406辆超长客运车辆,开行专车,让民工可以“出厂门、上车门、进家门”;投入2.7万辆农村客运车辆,因地制宜采取班线运行、片区运行、包车服务、预约出行等方式,让走亲访友更便捷、更舒心。
民航方面,民航四川监管局运输处处长崔堂民介绍,今年春运首日成都两场执行客运航班1163班,已超过2019年疫情前双流机场春运首日航班量。民航运输高峰预计出现在这三周,全省机场日均旅客吞吐量将突破20万人次。
“为了应对激增的客流,各航空公司积极采取调配运力、调整大机型、安排加飞等措施,在成都双流国际机场、成都天府国际机场、泸州、宜宾、绵阳等热门机场加密航线。”崔堂民说,同时四川民航各单位积极推进国际/地区客运航线的复航,根据旅客需求加密航线班次,最大限度地满足人民群众出行需求。截至目前,成都国际(地区)客运航线已恢复至24条,居全国第四,中西部第一。双流机场已陆续恢复进港航班70余架次。香港、澳门每周计划航班已基本接近疫情前水平。(完)
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