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)
各地各部门全力以赴,确保研考平稳顺利 | 2023研考进行时******
2023年全国硕士研究生招生考试今日开考。教育部深入贯彻落实党中央、国务院决策部署,采取系列针对性举措,全力确保研考平稳顺利实施。各地多措并举,全力保障组考工作,努力实现如期考试、应考尽考、平安研考。和小微一起来看——
临近考试,教育部指导各省(区、市)教育招生考试机构进一步优化考生服务,完善研考信息发布机制,开通咨询电话和邮箱,及时解答考生关切的问题。
同时,为帮助部分考生解决赴考的实际困难,对于仍滞留在报考点所在地以外省份且返回报考点确有困难的考生,教育部部署做好有关考生借考工作。
面对疫情新阶段,教育部、国家卫健委、国家疾控局按照“二十条”和“新十条”要求,科学制定防控方案,部署高效统筹做好疫情防控和考试组织工作,按照“一类一策”组考模式,分类设置考场考点,调动多方资源力量,提高核酸检测、考点考场资源和监考工作队伍等保障力度。
考前,教育部会同中央网信办、公安部、国家疾控局召开2023年研考工作调度会,要求提高政治站位,强化政治执行力,落实安全稳定责任;加强服务保障,关心关爱广大考生和考务工作人员,全力确保研考平稳顺利实施。
各地各部门多措并举,尽全力保障组考工作↓↓↓
内蒙古
内蒙古自治区招生考试委员会办公室专项部署研考事宜,要求加强服务保障,优化考生服务,及时告知考生组考防疫安排,积极为特殊困难考生参加考试提供便利条件等。
考场设置按照“一类一策”的组考模式,分类设置普通考场、隔离考场和应急考场,各类考场不交叉使用。每场考试前后,各考点将对考场进行消毒和通风,对卫生间、楼梯间等公共区域以及门把手等接触频繁的部位进行清洁和消毒,为广大考生和考试工作人员提供健康安全的考试环境。
浙江
为保障每位考生的考试权益,浙江省通过大数据摸排考生健康状况,分类安排考场。同时,为解决滞留考生的赴考困难,先后开展两轮跨省借考工作,为7400余名借考考生,集中转运近8000份自命题试卷,涉及全国30个省(市、自治区),目前试卷已在考前按保密流程调配到位。
教育、卫健、疾控、公安、市场等联席会议成员单位已于考前通过跨部门联动开展考试环境治理,充实考点医护力量,并将在考试期间联合值班,共同为考生营造良好的考试环境。
安徽
2023年安徽省研考共报名考生23.2万余人,报名人数再创历史新高;全省共有30个报考点,共设294个考点,8095个考场,备用考点43个,备用隔离考场818个,选聘考务人员3万余名。考前已根据防疫组考的实际情况,进一步调整增设备用考场,增配考务人员。
安徽省教育厅统一组织考生凭准考证免费进行一次单人单管核酸检测,并及时提供结果给各地、各校,结合考生健康状况摸排情况,根据需要提前按核酸检测结果分类设置考场。同时,发挥报考点高校作用,加强考生心理疏导,缓解考生焦虑,并在疫情防控等方面为考生提供必要帮助。
福建
福建省就2023年硕士研究生招生考试安全工作作出部署,要求以考生为本,进一步优化调整疫情防控方案,做足考前防疫准备,强化人员管理,精准分类施策,稳妥处置考试过程突发情况,确保不因疫情影响考生考试,确保所有考生平安顺利参加考试。
考前,福建省各报考点为广大考生开辟核酸采样检测绿色通道。考生可根据个人需要,凭本人《准考证》到指定的检测点完成一次“单人单管”核酸检测。高校报考点的核酸采样检测工作由各高校统一组织实施。
四川
今年四川省考试报名确认人数25.8万人,同比增长1.53%。日前,四川省召开2023年研招考试组考防疫及考试安全工作调度会,部署开展“六大专项行动”,严厉打击冒名顶替和考试舞弊等严重违规违法行为。
此外,成都市为切实做好2023年全国硕士研究生考试考生服务工作,青年人才驿站在硕士研究生考试期间向广大考生特别是异地借考学生提供免费住宿服务。
还有这些《致2023年研考生的一封信》↓↓↓
黑龙江、江苏、江西、山东、河南……临近研考,各省市陆续发布考前准备工作提示和初试防疫温馨提醒。
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来源 | 据内蒙古教育发布、黑龙江省招生考试院、江苏教育发布、浙江考试、安徽省教育厅官微、福建省教育考试院、福建教育微言、江西省教育厅、山东教育发布、河南省教育厅、四川教育发布微信,四川发布微博
(文图:赵筱尘 巫邓炎)