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)
浙江绍兴:文化幸福感更强烈******
不久前,浙江绍兴市文化广电旅游局机关第一党支部、绍兴图书馆党总支的文化志愿者来到柯桥区漓渚镇朱家坞村、王坛镇东村、柯岩街道叶家堰村开展主题党日活动,并且根据每个村的实际需求,送来了侧重点不同的300余册图书,以及定制化的展览和讲座。这不是简单的送服务下基层活动,而是落实高质量推进基层公共文化服务联系点的常态化工作。
“要深入挖掘12个联系点的发展需求,抓住各村在公共文化方面的痛点、难点,提供系统完备、精准有效的公共文化服务,将服务工作提档升级,更好地激发基层群众的参与热情。”绍兴市委宣传部副部长,市文广旅游局党委书记、局长何俊杰说,为贯彻落实绍兴市第九次党代会、市委文化工作会议精神,绍兴市文化广电旅游局建立了首批12个高质量推进公共文化服务基层联系点,以点带面,着力构建全市高水平一体化公共文化服务体系,为打造温暖幸福共富之城贡献文旅力量。
安桥头村是鲁迅的母亲鲁瑞的出生地,鲁迅小时候经常随母亲到外婆家。皇甫庄村是鲁迅的舅舅家,鲁迅儿时曾在此看社戏。如今,公共文化服务不但为当地群众带来实惠,而且发挥着“引流、增效”的作用。
2022年3月,安桥头村和皇甫庄村成为绍兴文化和旅游首批高质量推进公共文化服务基层联系点,因为文化之力的注入,这两地对市民和游客的吸引力更强了。
根据考察调研,绍兴市文化广电旅游局确立了在安桥头村和皇甫庄村公共文化服务的具体内容。比如,绍兴图书馆帮扶安桥头村建立安桥头村图书馆(农家书屋),设立鲁迅文化主题书籍专柜;帮扶皇甫庄村建立鲁迅文化、红色主题、法律主题图书馆。绍兴市文化馆组织绍兴市书画艺术家推广孙端街道4A景区镇特色游线,重点推进鲁迅外婆家研学之旅—特色黄金游线、渔趣体验之旅、水上风光之旅、民俗风情之旅、红色记忆之旅等旅游线路。绍兴博物馆制作线上展览“鲁迅外婆家——孙端祝福民俗文化展”和“鲁迅外婆家——孙端社戏民俗文化展”,并进行推介。
绍兴市文化广电旅游局相关负责人介绍,截至2022年6月,首批12个高质量推进公共文化服务基层联系点已经建立。为抓好工作落实,相关处室、单位已根据签订的公共文化服务项目书内容,排定工作计划,落实服务项目,并定期向局机关党委报送工作开展情况。
“建立高质量推进公共文化服务基层联系点是落实推进共同富裕文化润乡的重要抓手。要探索抓好落实工作机制,做好统筹协调,全方位做好服务工作,推进公共文化服务提质增效,为共同富裕、乡村振兴赋能。”绍兴市文化广电旅游局相关负责人说。
公共文化服务优质共享,是建设高水平网络大城市、打造新时代共同富裕地的内涵所在。绍兴市文化广电旅游局以设施、服务、机制为抓手,精心编制全市高质量推进公共文化服务工作清单,着力构建高水平一体化公共文化服务体系,取得了阶段性成效。
在绍兴,市、县、乡镇、村(社区)四级公共文化设施网络实现全覆盖。全市103家乡镇(街道)文化分馆普及率、综合文化站面积达标率均达100%。建成一级以上文化站73个,其中特级25个,一级站覆盖率达70%。“目前,绍兴市每万人拥有公共文化设施面积达1800平方米,建成农村文化礼堂1721家,建有城市书房85家、博物馆61家(含国有非国有)、乡村博物馆(展示馆)200余家,公共阅读的市、县、乡镇、村四级网络基本形成。”绍兴市文化广电旅游局一位工作人员说。此外,公共文化品质服务也逐步提高。目前,文艺播撒乡镇行、全民艺术普及月、全民阅读节等群众文化品牌活动已实现年年有系列、季季有主题、月月有安排、周周有活动。
“绍兴形成了具有共同富裕印记的标志性成果。全市公共文化设施网络实现全覆盖,重塑城市文化体系取得新突破,旅游富民进一步彰显。”绍兴市文化广电旅游局相关负责人表示,绍兴将进一步推动公共文化现代化先行市建设,聚焦共同富裕,以人为本,推动公共文化服务成为精神富有的亮丽底色。(柯越文)