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)
经济日报金观平:保持物价平稳具有坚实基础******
保持物价平稳具有坚实基础
金观平
国际货币基金组织(IMF)发布的最新《世界经济展望报告》认为,全球高通胀今年有望缓解,预计今年通胀率将从去年的8.8%下降至6.6%。
回看2022年,“国际胀”与“国内稳”形成鲜明反差。我国高度重视粮食、能源安全,高度重视重要民生商品和大宗商品保供稳价,在全球通胀屡创新高的背景下,我国居民消费价格指数单月涨幅始终运行在3%以下,全年上涨2%,大幅低于美欧等发达经济体8%左右的涨幅,也明显低于印度、巴西、南非等新兴经济体。物价稳,为稳经济、保民生提供了有力支撑。
中央经济工作会议强调,要突出做好稳增长、稳就业、稳物价工作,有效防范化解重大风险,推动经济运行整体好转。展望2023年,我国物价保持平稳运行具有坚实基础。
我国经济长期向好的基本面没有变,具有产业体系完备、市场空间大、政策工具箱丰富的优势,特别是粮食生产连续丰收,生猪产能合理充裕,工业品和服务业供给充足,基础能源保障有力,国民经济循环更加畅通,有条件、有能力、有信心继续保持物价平稳运行。同时,我国坚持稳健货币政策,坚决不搞“大水漫灌”,为保持物价稳定营造了良好的货币金融环境。
面对严峻复杂的国内外形势,我国持续创新物价调控机制,不断完善稳物价制度体系,实现了有效市场和有为政府的更好结合。目前,全社会商品和服务价格市场化程度已达97.5%,各地区各部门坚持充分发挥市场机制作用,引导扩大生产、增加供应、促进流通。同时,更好发挥政府作用,全面加强粮食、蔬菜、能源等产供储销体系建设,健全价格监测预警机制,完善储备调节制度,强化市场监管,稳定市场预期。
保持物价稳定,事关千家万户切身利益,事关经济社会发展大局。2023年,全球经济复苏之路依然崎岖,我国经济恢复的基础尚不牢固,影响国内物价走势的不确定不稳定因素仍然较多。当前,全球通胀形势虽有改善,但抑制通胀仍需时间。IMF预计,即使到2024年,仍将有82%和86%的经济体整体通胀率和核心通胀率高于疫情前水平。中国经济已深度融入世界经济,国际高通胀容易通过生产、流通等多个环节向国内传导。此外,国内疫情防控措施优化后消费需求加快恢复,也可能短期加大结构性通胀压力。因此,防通胀这根弦始终不能放松。
巩固来之不易的物价稳定成果,一方面,要继续全力做好粮油肉蛋奶果蔬等重要民生商品和能源资源的保供稳价工作,确保粮食稳产和能源稳定供应,夯实稳物价和保障发展的基础。另一方面,要密切跟踪物价总水平和重要商品价格变化,加强价格监测预测预警,采取前瞻性措施应对可能出现的价格异常波动。落实社会救助和保障标准与物价上涨挂钩联动机制,及时有效缓解结构性物价上涨给部分困难群众带来的影响。