彩神彩票手机版APP|百科词条

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）

聚焦重点领域 系统谋划未来产业发展******

　　作者：鹿文亮 、王晓明（中国科学院科技战略咨询研究院）

　　近年来 ，我国在新能源汽车、人工智能 、量子信息、绿色低碳 、基因技术等领域取得了一系列重大科技创新成果，培养了一批科技领军人才 ，孵化了一批科技创新型企业 ，这些都为我国开辟新赛道 、谋划未来产业发展创造了能力和条件 。

　　我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出 ，前瞻谋划未来产业。在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络 、深海空天开发 、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域 ，组织实施未来产业孵化与加速计划 ，谋划布局一批未来产业 。国家层面高度重视，多部委提出要布局和发展未来产业 。科技部、教育部发文确定了10个未来产业科技园建设试点以及1个建设试点培育 。进一步明确未来产业重点领域，推进典型应用场景示范 ，培育产业创新生态 ，系统谋划未来产业发展具有重要意义 。

　　我国已具备发展未来产业 的能力和条件

　　近年来 ，我国在新能源汽车 、人工智能、量子信息 、绿色低碳 、基因技术等领域取得了一系列重大科技创新成果 ，培养了一批科技领军人才，孵化了一批科技创新型企业 ，这些都为我国开辟新赛道、谋划未来产业发展创造了能力和条件 ，具体表现在以下几个方面：

　　在科技创新方面，我国已经构建了从国家到区域 的科技创新体系，不断强化战略科技力量 。先后布局了一批大科学装置 ，为我国在基因技术 、未来网络、绿色低碳等未来产业方向 的技术突破奠定了基础 。国家层面支持有条件 的地方建设综合性国家科学中心或区域科技创新中心，使之成为世界科学前沿领域和新兴产业技术创新的高地和创新要素的汇聚地 ，构建了“国家+区域” 的科技创新体系。形成了由国家科研机构、高水平研究型大学 、科技领军企业构成 的国家战略科技力量，并不断强化战略科技力量的创新能力。

　　在产业发展方面 ，近十年战略性新兴产业的持续发展在部分领域形成了全球影响力。我国在5G、北斗 、高铁、特高压 、新能源汽车等领域取得了显著成绩。新能源汽车实现弯道超车，构建了完整 的产业链条，产销量连续多年位于全球第一。我国还建成了全球最大 的5G网络 ，中国企业声明 的5G标准必要专利占比达到38.2%，并逐步拓展5G在工业、交通、制造等多个行业 的融合应用。我国在战略性新兴产业方面取得的成就 ，为我们开展前沿技术创新及发展未来产业奠定了基础。

　　从发展经验来看 ，我国初步探索了前沿技术创新 的发展模式和路径，积累了培育未来产业的经验 。过去十年来，依托区域创新体系建设和战略性新兴产业发展，我国在创新主体和平台建设 、科技成果转化等方面，建立了包括人才 、知识产权 、风险投资等在内的要素和市场体系 。在云计算、大数据、人工智能、5G等领域发挥了民营企业和平台公司 的创新作用 ，在高铁 、特高压等高端装备领域探索新型举国体制 ，积累了培育发展未来产业的经验 。

　　面向重点领域布局未来产业生态体系

　　未来产业具有依托新技术、引领新需求、创造新动力和扩展新空间 的“四新”特征。发展未来产业要充分考虑国家发展战略需求 ，还要考虑到未来产业的前瞻性和不确定性 。为此，要统筹布局 ，把握未来产业发展方向 ，在不确定性中寻找确定性，通过推进科技成果转化来实现未来产业落地发展。在特定区域先行先试，通过创新政策、创新场景培育一批“新物种”企业，构建未来产业生态 。

　　首先 ，面向国家发展战略需求，明确我国未来产业重点领域和发展方向。未来产业是由重大前沿技术创新驱动 ，对我国经济社会具有支撑引领作用，当前处于萌芽或产业化初期 的前瞻性新兴产业 。未来产业 的发展具有不确定性，但从技术发展趋势和未来消费需求升级来看 ，未来产业 的发展又有一定的确定性 。以“十四五”规划中未来产业 的六大领域为重点 ，中央经济工作会议进一步明确 ，加快推进新能源 、人工智能、生物制造、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发和应用推广。确定优先发展的未来产业方向 ，进一步组织攻关一批需要重点突破的关键核心技术。

　　其次 ，加快推进前沿技术 的产业化落地 ，建设一批“未来+”应用场景 。将未来产业 的创新技术与行业需求进行匹配 ，探索未来产业技术和产品的重点应用领域 。面向“未来+”场景，推进“技术创新—产品研发—场景应用”的融合创新 ，打造未来城市 、未来能源 、未来交通、未来制造 、未来农业、未来健康等重点场景。发挥场景创新 的牵引作用 ，率先引导一批技术成熟度高 、产业化能力强、市场需求旺盛 的未来产业前沿技术在应用场景和行业领域产业化落地。

　　最后，遵循产业发展规律，培育未来产业创新生态 。遵循从前沿技术创新到产业化应用的发展规律 ，以原始创新为引领，按照“技术创新—成果转化—示范应用—生态培育” 的发展思路 ，制定一批创新政策和管理规范，攻克一批战略性和引领性 的前沿技术，孵化一批未来产业“专精特新”和“新物种”企业，建成一批未来产业示范应用新场景 ，培育竞争力强 、经济效益好 、具备一定国际竞争力的未来产业创新生态。

　　为未来产业配置资源要素和发展空间

　　发展未来产业具有战略意义，但由于未来产业成熟度较低 ，回报周期长 ，早期应给予引导与支持 。一方面 是将资金 、人才等要素向未来产业技术研发和产业化倾斜 ，提升产业成熟度；另一方面则 是通过模式创新和领域开放 ，为未来产业提供发展空间 。具体可以从以下几方面发力 ：

　　一 是引导科技研发项目向未来产业重点领域倾斜，突破一批关键核心技术。科技政策聚焦自立自强，完善新型举国体制，发挥政府在关键核心技术攻关中的组织作用 。面向我国未来产业发展需求，推动相关部门、研发机构和科技企业自上而下地布局科研项目向未来产业重点领域倾斜 。针对产业发展的短板环节和可能形成战略长板的领域方向，引导战略科技力量增加研发投入 。

　　二 是建立未来产业创新激励政策 ，汇集未来产业资源要素 。制定财税、金融 、人才等产业政策 ，并在未来产业先导区先行先试 ，利用产业政策汇集人才 、资金等要素，并探索政策 的精准性和效能。政府层面设立未来产业“母基金” ，并与市场资金共同设立专项“子基金”进行投资，同时发挥政府引导作用和市场选择作用 。发展与安全并举，加强金融监管，推动形成“科技—产业—金融”良性循环发展 。

　　三是鼓励模式创新与新兴领域探索 ，为未来产业提供发展空间。在涉及国家战略 的未来产业领域，发挥新型举国体制的技术攻关组织和产业化推动作用 。在关系到国家安全的未来产业自主创新领域 ，发挥政府采购等的作用 ，为新技术、新产品提供市场空间。

　　（文图 ：赵筱尘 巫邓炎）