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)
终于等来她意甲首秀!时隔一年多后,朱婷重返赛场******
北京时间3日凌晨进行的2022-23赛季意甲女排联赛常规赛第四轮比赛中,斯坎迪奇主场3:0击败卡萨尔马焦雷。本场比赛,中国球员朱婷替补出场,成功完成意甲联赛首秀。
当地时间11月2日,意大利佛罗伦萨,22/23赛季女排意甲常规赛第4轮,加盟意甲斯坎迪奇俱乐部的朱婷替补出战完成首秀。图片来源:ICphoto新起点,新气象
值得一提的是,这是朱婷自东京奥运会后,时隔14个月重返赛场。虽然久疏战阵,但朱婷在一传、防守、拦网方面的表现依旧可圈可点。
第二局相持到12平后,主教练巴尔博里尼首次派上朱婷。长时间不打比赛的朱婷很快成为对手的追发对象。不过,朱婷短暂适应后展示出了强大的实力,很快拿到了第一分。
第三局比分落后时,朱婷再度登场,并凭借拦网帮助球队兑现赛点。有限的上场时间内,朱婷一共得到6分,其中包括5分进攻与1分拦网。
看到健康的朱婷重新回归赛场,球迷们送上祝福的同时,也在感叹她的王者气质。
希望找回巅峰状态
去年东京奥运会结束后,朱婷为自己的职业生涯按下了“暂停键”。
一方面,困扰她多年的手腕伤病需要一次彻底的治疗;另一方面,朱婷表示:“只有离开一段时间,再面对排球,认知程度才会有新的提升。”
今年4月份,朱婷在个人社交媒体上透露了手术成功的消息。完成手腕手术之后,朱婷选择留在欧洲进行康复治疗:“我会先把伤治好,然后给自己放一个假,让自己沉静下来。”
没有比赛的那段日子里,朱婷终于有机会体验一把普通人的生活。她教小朋友们打排球,参加马拉松比赛,并且现身网球赛场,体验着作为球迷的幸福。
有时候,短暂停留是为了更好地出发。今夏,修养一段时间的朱婷与意甲俱乐部斯坎迪奇签约。重新开启留洋生涯的朱婷,给自己设置了新的目标:“我希望自己的状态回到最高峰。”
还想再打两届奥运会
眼下,朱婷还不满28岁,正值当打之年。无论是在国家队还是在俱乐部,朱婷已经取得后人难以比肩的成就,但将排球视为一切的她,并不想就此止步。她始终挂念着中国女排,此前接受媒体采访时,朱婷明确表示,她还想再打两届奥运会。
资料图:东京奥运会期间,中国队球员朱婷在比赛间隙。 中新社记者 韩海丹 摄在朱婷离开的这段时间里,国际排坛日异月殊。东京奥运后,美国、巴西、塞尔维亚女排“三足鼎立”的局面基本形成。意大利女排凭借着埃格努和塞拉,其实力也不容小觑。
亚洲球队中,金软景退出国家队,韩国女排实力呈现断崖式下跌。日本女排进入巴黎周期后换了新帅,真锅政义的到来让处在低谷中的球队看到了希望。而在世锦赛中表现可圈可点的泰国女排,也正在向亚洲第一的位置发起冲击……
纵观2022年的世界大赛,中国女排目前尚未站上过领奖台。颜妮的退役、朱婷的伤病、张常宁的“休战”……使得球队不得不面临新老交替的阵痛期。
不过令人欣慰的是,朱婷伤愈归来,实力和状态依旧在线。对于处在困境的中国女排而言,无疑也是利好消息。
新赛季的意甲联赛刚刚揭幕,朱婷虽然完成首秀,但她的右手手腕依旧缠着厚厚的绷带,扣球实力也还没有恢复到巅峰状态。不过随着赛程的深入,我们相信,曾经叱咤赛场的“ZHUper”,迟早会回到球迷的视野。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |