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)
《八闽文库·福建民间契约文书》在福州发布******
《八闽文库·福建民间契约文书》在福州发布
海内外知名专家学者出席《八闽文库》国际学术研讨会
本报讯 12月15日,《八闽文库·福建民间契约文书》新书发布会暨《八闽文库》国际学术研讨会在福州召开。
复旦大学文科资深教授、全国古籍整理出版规划领导小组成员、《八闽文库》编委会主任葛兆光致辞。厦门大学人文与艺术学部主任、《八闽文库》编委会成员、《福建民间契约文书》主编郑振满介绍了编纂情况。海峡出版发行集团党委书记、董事长林义良介绍了《八闽文库》全媒体出版工程进展情况和《福建民间契约文书》50册出版情况。新书发布会由福建省委宣传部副部长、省新闻出版局(版权局)局长肖贵新主持。
福建省委常委、宣传部部长张彦指出,《八闽文库》全媒体出版工程开启了福建大规模全面调查、整理、出版历代文献典籍的先河,继2020年推出第一辑《福建文献集成》后,《福建民间契约文书》的正式出版,标志着这项工程取得又一重要成果。要积极运用数字化手段,推动古籍“活起来”,走进大众视野、融入现代生活。深化闽台古籍交流合作,开展古籍外译和海外宣介活动。
葛兆光教授在讲话中指出,福建的地,是背山而面海,福建的人,是移民加上土著,福建的历史,是延续唐宋中原传统,又开创明清海洋文化。《八闽文库》正是在汇集地方性古典文献中,呈现和传承着这种独具一格的福建文化。《福建民间契约文书》50册的面世是一个了不起的成绩,符合目前学术界文化界“眼光向下”的新趋势,即从历史聚焦于王朝政治和精英文化,转向社会底层与日常生活。
发布会上,有关领导向福建省档案馆、福建省社会科学联合会、福建省图书馆、福州市图书馆、厦门大学、福州大学图书馆、福建师范大学图书馆七家单位代表递交《福建民间契约文书》赠书牌。
发布会结束后召开的《八闽文库》编纂出版研讨会和《八闽文库·福建民间契约文书》国际学术研讨会上,编委会成员与专家们对《八闽文库》的编纂情况进行了热烈讨论,来自哈佛大学、名古屋大学、麦吉尔大学、复旦大学、厦门大学等海内外的知名专家和学者,对东南地区民间文书的丰富内涵和特殊价值进行了不同角度的解读和分析。
据悉,作为重大公益性文化工程,《八闽文库》全媒体出版工程由中共福建省委宣传部牵头指导,海峡出版发行集团具体实施,厦门大学民间历史文献研究中心编,海峡出版发行集团所属福建人民出版社出版。工程先后写入福建省国民经济与社会发展第十三个、第十四个五年规划及《2021-2035年国家古籍工作规划》。本次发布的《福建民间契约文书》为《八闽文库》专题汇编部分最大的一个专题,收录了账簿、阄书、诉状、收据、税单、人情簿、科仪书等民间契约文书,于细微处见知著,生动反映了经济社会的历史变迁,对于进入历史情境、还原历史细节,深入研究福建历史文化具有重要意义,标志着《八闽文库》全媒体出版工程取得又一重要的阶段性成果。
出席会议的还有福建省人民政府副省长、党组成员林文斌,全国政协社会和法制委员会副主任、福建社会科学院院长、《八闽文库》编委会主任张帆,以及《八闽文库》出版工程领导小组成员单位代表和《八闽文库》编纂委员会委员代表,七家受赠单位代表。