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)
春运10天北京铁警破获各类案件104起 抓获网逃人员50人******
中新网北京1月17日电 (邓有林 郭超凯)2023年春运于1月7日开始。记者从北京铁路公安局获悉,自1月7日至1月16日,春运10天来该局共破获各类案件104起,刑事拘留2人,行政拘留11人,抓获网上在逃人员50人,帮助旅客找回遗失遗落行李物品170余件,价值32.2万余元。
春运期间,北京铁路公安处在北京七大火车站增派警力,加强巡逻巡视,提高站区见警率、民警管事率,并围绕“平安一号”专项行动,加大对网上在逃人员的查缉力度,全面营造和谐有序的站车环境。
1月13日17时许,网上在逃人员韩某在北京站检票进站时,被北京站派出所民警当场查获。经查,韩某因涉嫌拒不支付劳动报酬案被江苏省兴化市公安局上网通缉,目前韩某已被移交当地公安局。1月14日8时许,清河站派出所民警在站区一楼进站口执勤时,将网上在逃人员张某抓获。经查,张某因涉嫌诈骗案被浙江省景宁畲族自治县公安局上网通缉,后张某被移交该公安局进一步处理。
1月8日,天津铁路公安处天津站派出所民警将代买火车票收取好处费的男子刘某抓获,民警进行审讯 北京铁路公安局供图据天津铁路公安处相关负责人介绍,春运以来,天津各大火车站派出所以保障旅客人身财产安全为出发点,联合刑警、治安等部门部署便衣警力深入站区,加大对各类违法违治行为的打击力度,守护广大旅客旅途平安。
1月8日18时许,男子刘某在天津站广场通过搭讪,以代买火车票为由,先后收取两名旅客好处费共250元,被天津站派出所便衣民警当场抓获。后刘某因扰乱公共场所秩序,被天津铁路警方依法行政拘留十日。
围绕“我为群众办实事”主题活动,石家庄铁路公安处号召广大一线民警走近旅客群众身边,让执勤民警成为“流动报警点”,快速高效为旅客排忧解难,切实提高旅客安全感、满意度。
1月13日18时许,石家庄站派出所民警接到旅客沈先生报警。沈先生称过完安检后,装有13张美金、100张外币和笔记本电脑的黑色背包不翼而飞。接警后,民警立即展开工作,迅速联系到了错拿沈先生背包的女旅客谭某,由于谭某已乘坐T49次列车离开,谭某将背包交由乘警带回归还沈先生。
临近春节,护航旅客返乡“团圆路”,北京铁路警方还将持续加强对霸座占座、醉酒滋事、动车吸烟等违法犯罪行为的打击力度,全力保障列车行车安全,广大旅客合法权益不受侵害。
1月12日14时许,在六安开往北京南站的G2554次列车上,男子胡某在列车卫生间内“过烟瘾”触发烟雾报警器报警,列车抵达北京南站后,胡某被北京铁路警方处以行政拘留五日的处罚,并被列入铁路失信人员名单。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |