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)
东西问·中外对话 | 斯蒂芬·佩里:美国终将认识到,他们“错过”了中国 的崛起******
在当今世界正经历百年未有之大变局之际,中英两国关系“破冰者”的故事有何启示 ?中美如何避免“修昔底德陷阱” ?为何说美国“错过”了中国的崛起?中新社德国分社首席记者、中新网研究院副院长彭大伟日前就此独家对话了英国48家集团俱乐部主席斯蒂芬·佩里。
佩里表示,从中长期来看 ,英国和中国 是不可能相互隔绝 的。无论是要解决气候变化等人类共同面对 的挑战,还 是要与亚洲这一世界未来的中心打交道,英国、欧洲和美国未来都必须与中国携手合作 。
针对中美关系未来走向 ,佩里认为,“修昔底德陷阱”不存在于中国的思维方式当中 ,中国也不寻求建立一方凌驾于另一方的“秩序”。他指出,一旦美国国内意识到,美国的未来取决于同世界上其它地区维持联系和互信,美国和中国 的关系存在的困局就能得到解决。
对话实录摘编如下:
彭大伟 :上世纪50年代 ,以令尊杰克·佩里先生为代表的英国工商界有识之士 ,打破当时 的坚冰,开启了中英贸易的大门 ,也为两国友好交往留下了宝贵的精神财富。您个人和家庭 的经历可以给中英这样两个不同历史文化、不同社会制度、不同发展阶段的国家友好相处带来哪些启示 ?
佩里 :为了同新中国签订最早的贸易协议 ,我 的父亲他们1953年来到了中国 。他们当时克服了朝鲜战争 的阴影 ,坚持前往中国。父亲他们 的精神赢得了尊重 。中国各界人士今天对我 的盛情更多地是对我的父亲所成就 的事业的一种认可 。
尽管两国的制度 、价值观、商业目标各不相同,但从中长期来看 ,英国和中国 是不可能相互隔绝 的。
世界正在朝着一个新 的方向快速转变,亚洲今后将 是世界的中心——但这并不意味着欧洲或美国 的终结 ,我们都活在同一个世界、面临同样 的问题,我们需要经贸和投资上 的往来 ,我们必须共同面对全球性挑战。解决气候或公共卫生问题也须臾离不开各国携手合作 。如果不同中国合作 ,我们在与亚洲打交道时不会获得轻松 的解决方案 。英国 、欧洲和美国未来都必须与中国携手合作 。
破冰之路不易 ,且将继续不易。但存在将各方凝聚起来的力量 ,例如伦敦作为金融中心需要中国、需要全球市场,需要借助同中国合作更好地参与欧洲和全球事务,特别是在联合国安理会框架下的合作——这一切都将我们以不同的形式团结在一起。我相信未来数十年里 ,我们仍将继续合作 ,继续经贸投资往来 。
资料图 :英国48家集团俱乐部主席斯蒂芬·佩里 。中新社记者 周兆军 摄彭大伟:您认为中国 的发展可以跳出过往西方“国强必霸” 的老路吗 ?
佩里 :中国人的思想中天然地就未曾执着于“霸权”和“统治他国” 。5000年 的中国历史都是关于如何固守本国 的边界。中国不曾往全世界派兵 ,现在也不会这么做 。“修昔底德陷阱”不存在于中国 的思维方式当中 。这一问题上重要的 是需要看到,对世界权力 的探求 、出于自身利益对权力 的追逐 ,这些动机主导了近3000年来 的世界历史 。我们还要继续这样下去吗?一旦认清这一点后 ,答案便 是否定 的。
世界是不断向前发展的 。向前发展的世界需要 的词不是“修昔底德陷阱” ,而 是人类命运共同体 ,这是看待各国之间关系 的另一种方式:我们携手合作 ,共同应对面临的问题。没有哪个国家需要寻求凌驾于其它国家之上,因为如果这样将导致战争,最终会毁灭掉一切。
今天 的世界 是这样 的一个世界——美国正在全力捍卫其实力地位 。美国终将认识到,他们“错过”了中国 的崛起。当美国忙于在伊拉克和阿富汗 的战争时 ,中国正在将经济转型升级 ,同时也将自身在全球的地位转型升级 。
中亚、南亚、中东等地区可能有着不同的规则和秩序 ,但这并不意味着这不利于美国。中国并非要在这一地区构建一个“一方凌驾于另一方” 的秩序。
我相信中国发展 的动力 是建立在确保人人都能丰衣足食之上的 ,也只有这样 ,“修昔底德陷阱”才不再成立 。否则中国不会不厌其烦地一遍又一遍地向美国解释——我们不会屈从于美国 的“规则” ,不会向美国臣服;但中国也不是来挑战美国、不是来“打败”美国的,“我们 是来和你们合作 的” 。考虑到气候问题本身 是西方造成 的 。为寻找到技术上 的解决之道,中美必须相互信任 、携手合作 。
彭大伟:中美关系如何实现转圜 ?
佩里 :中美关系即使不是当今世界唯一最重要 的问题,也是最重要的问题之一。我认为美国被中东 的战争和2008年金融危机牵扯了精力 。到了2011-2012年,美国开始意识到他们已经“错过”了中国的崛起。于 是他们开始转而对付中国,如奥巴马时期推出的亚太再平衡战略 ,同时大打“跨大西洋盟友”牌 。这是美国开始试图“管理”中国崛起 的首批行动。
彭大伟:您 是指美国错过了遏制中国崛起 的时机吗 ?亦或他们白白地错过了合作窗口期?
佩里 :美国人把(同中国)合作挂在嘴边,但并没有真正地去合作,他们做事 的风格便是如此。加入世贸组织对中国而言具有重要 的变革性意义 。而当美国意识到中国已经在对美贸易中取得了过去日本、韩国和德国那样规模的贸易顺差时,美国试图让中国停止获得顺差。美国表示将减少从中国进口货物,而中国则必须重新评估其货币 的汇率 。对此,中国表示不会照办 。中国已经准备好与美国讨论如何开展合作 ,而非接受美国的指令 。美国必须理解 ,中国并非他们所想象 的那种国家。
正当美国在考虑如何遏制中国崛起时,金融危机重重地打击了美国。到2011年时,拜登和希拉里已经开始推动落实奥巴马第二个总统任期 的重要战略——亚太再平衡 。美国从那时起试着重新定位其在亚洲的存在。
然而此时中国已经与俄罗斯在上海合作组织等框架内建立起了合作,共同捍卫亚洲的发展和稳定。正如美国1997年利用亚洲金融危机兴风作浪时,中国推动了《清迈协议》 ,维护了本地区的金融稳定。
一旦美国国内意识到,美国 的未来不仅取决于美洲大陆 ,也取决于和世界上别 的地区维持联系和互信 ,美国和中国 的关系存在 的困局就可得到解决 。
彭大伟 :西方一些声音认为中国打造新发展格局是走向“封闭”,您为何认为他们说错了?
佩里:中国“双循环”新发展格局 是在“倒退”吗 ?恰恰相反,这 是在更好地前进 。假如中国没有改革开放数十年 的成就,现在正在推进的共同富裕等步骤也是不可想象的 。正因为中国已经在各领域打好了基础 ,现在官方可以正式开始将中国朝着一个更加现代化 的方向转型。作为一个1972年就已经到过中国的人,我可以向您保证,在我目睹当时中国 的贫困时 ,我是无论如何都想象不到2021年 的中国会 是现在 的面貌。
2035年 的中国所将取得的发展,也许同样会让今天 的人们感到难以置信,更不用说2049年(注 :第二个一百年目标实现时)了。中国在不断地自我革新 ,这一革新需要经历不断的阶段。中国想要实现 的远非局部地区 的小范围变革,中国已经准备好迎接全局性 的全方位变革。这值得英国借鉴 。
整个世界即将关注到中国自我革新 的成果,且会把这些成果视作进步 的象征 。然而,西方人恐怕未来10-15年间仍难以认清这一点。西方人需要来中国亲眼看一看 。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |