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)
新时代新征程要加强国际传播能力建设******
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【程曼丽、赵丽芳:新时代新征程要加强国际传播能力建设】
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摘编自《人民日报》
【盛誉、黄凯南:在乡村振兴背景下落实县域发展的重点任务】
北京大学现代农学院教授盛誉、山东大学县域发展研究院院长黄凯南指出,当前在乡村振兴背景下,县域发展面临着对农业的关注度不足、农业内部分工不足导致农民增收难、缺乏将农业现代化与现代生物、数字技术有机结合的意识和能力等方面的挑战。要在乡村振兴战略的视角下推动县域经济发展,一方面要保障口粮绝对安全与主要农产品自主可控,建立支持农业生产、适应农村转型和兼顾城乡统筹发展的发展战略,以工促农带动农食系统逐步完成高效高质绿色方向转型。另一方面要以县城为核心构建多维度的市场机制,逐步缩小县乡和县城之间的收入和社会福利差异,提升资本和劳动在城乡间和农业内部的配置效率,实现全民共同富裕。同时要创建绿色农业发展方案,重视自然资源经济价值评估和生态补偿机制建设,提高绿色生态农业、可再生农业等在县域农业发展中的比重,加强农业数字化转型建设,提升县域发展的可持续性。
摘编自《光明日报》
【范恒山:区域协同联动推动长江经济带高质量发展】
北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员范恒山指出,长江经济带作为流域经济是一个整体,需立足于区域协同联动,推动长江经济带高质量发展。具体而言,一是要加强产业规划对接,建立产业规划统筹协调机制,强化区域产业规划沟通协商,突出各地发展规划的针对性和独特性。二是要进一步清理和破除妨碍资源要素顺畅流动、有效配置的规定与做法,打破地方保护和市场分割,进一步优化营商环境,推动创新资源要素顺畅流动。三是要进一步完善省际间产业转移统筹协调机制,因地制宜创新合作模式和管理方式,促进区域间产业转移与承接。四是长江经济带各地区应积极整合创新资源,立足于比较优势,通过强化分工和密切协作推动传统产业改造升级,打造一批战略性新兴产业基地,延伸和完善产业链布局。五是要打破数字壁垒,推进区域信息枢纽港建设,推动数据赋能全产业链协同转型,建设一体化数字支撑平台。
摘编自《经济日报》
【解学芳、臧志彭:文化数字化是推动文化产业高质量发展的内在要求】
同济大学人文学院长聘特聘教授解学芳、华东政法大学传播学院“经天学者”特聘教授臧志彭指出,文化数字化是建设文化强国的重要抓手,是推动文化产业高质量发展的内在要求。实施国家文化数字化战略是推动公共文化数字化、文化产业数字化与文化消费数字化的系统工程,需要通过完善三大路径深化文化与科技的融合。首先要夯实文化数字化新基建,推动文化资源全域整合与数字化转化,加快建设可信数据流通环境,培育数据要素市场,打造可体验、可沉浸、可感触的活态文化产品,让文化产品更加多元。其次要统筹文化大数据平台,着力推进公共文化资源全域化、全形态的数字化整合,加快公共文化数字资源数据库建设,增强公共文化数字内容展示与供给能力,让公共文化服务更加普惠。再者要发展文化数字化消费场景,丰富“上云用数赋智”等要素在文化消费场景的应用,助推智媒体、云游戏、智慧文旅等新业态,以及“大屏”和“小屏”无缝切换等新消费场景的高质量发展,加快培育用户的数字文化消费习惯,让文化体验更加丰富。
摘编自《中国社会科学报》
(光明网记者徐倩阳整理)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)