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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)

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台湾2022年通胀率达14年来新高******

  中新社台北1月6日电 台湾行政当局“主计总处”6日公布,12月消费者物价总指数(CPI)同比上涨2.71% ;2022年全年CPI涨至2.95% ,通货膨胀率为14年新高。

  综合中央社、联合新闻网、《经济日报》等台媒消息,台湾12月CPI指数是连续第17个月超过2% 的通货膨胀警戒线,当月环比上涨0.16%。

  台“主计总处”称,12月CPI上涨,主因是外食费 、蔬菜、肉类 、水产品、蛋类、房租 、家庭用品、油料费及娱乐服务费用上涨所致 。只有水果与通讯设备价格下跌,抵消部分物价涨幅 。17项重要民生物资 的物价涨幅达6% 。“主计总处”有关部门负责人曹志弘表示,台湾2023年全年CPI年增率预估为1.86%,但第一季度仍会大于2% 。

  台湾民众党当天举行记者会指出,年关将近,物价持续上涨 ,却未见行政当局积极作为 。该党立法机构党团干事长张其禄批评 ,此时“经济部”还称去年11月台湾CPI仅2.35% ,但包含鸡蛋 、肉类 、面粉等17项民生必需用品 ,11月物价年增率平均为4.93%,鸡蛋价格甚至增加31.29%。

  有岛内专家分析指,2022年绝大多数工薪阶层可运用 的实际薪水 是缩水状态 ,民众日常生活的必要开销普遍多了10%到15% 。(完)

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