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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）

苏黎世学习札记******

　　葛宣哲（右一）与苏黎世大学同学合影。作者供图

　　来苏黎世求学已有4个月，宁静、美丽是这座城市留给我的主要印象。在苏黎世，高耸入云的摩天大楼并不常见，取而代之的是三、四层古朴精致小楼。即便身处市中心，也少有喧嚣感，郊区则更为安静，景色宜人。苏黎世曾被评为“全球最宜居的城市之一”，我想它的魅力就在于蕴都市风光于自然山水之间。

　　我本科在苏州大学就读，现在在苏黎世大学学经济，有时我会和朋友开玩笑说，自己本硕都是“苏大”的。苏黎世有两所闻名遐迩的学府——苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院。他们毗邻而建，建筑风格颇为相似，主楼是圆弧穹顶，室内随处可见欧式雕塑和柱式拱门。两所学校不仅地理位置相邻，学习资源也连在一起，每学期我可以注册为隔壁苏黎世联邦理工学院的学生以选修课程。留学至此，学校优质的课程、雄厚的师资以及对学生颇高的学习要求令我受益匪浅。

　　学期初，我申请进入了金融系的一个项目，它给学生提供将投资理论运用到真实市场的学习机会。我被录用在项目的宏观组，从中接受了高质量的训练，帮助我加深了对专业的理解。学习的日子相当充实，即便我失去了周末的娱乐时间也是值得的。

　　瑞士的官方语言为德语、法语、意大利语和罗曼什语，我所在的苏黎世属于德语区。有趣的是，大部分当地人都会说英语，而且说得非常流利。

　　这4个月以来，无论是学习还是生活，我只用英语便可应对自如。不过，据我观察，大部分工作岗位还是会将德语或法语流利作为录取的必要条件，多语种沟通在这里较常见。

　　每一个中国留学生似乎都能在外练就厨艺。在饮食方面，苏黎世本地餐食价格偏贵，口味也不符合我的“中国胃”，于是自己做饭便成了我日常生活的一部分，这既节省费用又能锻炼我的厨艺。

　　碰上有集体活动的时候，我会和朋友去本地中餐馆吃一顿，有几家餐馆味道正宗，能满足我们的味蕾。

　　刚到苏黎世时，我还在适应环境，期间有些许焦虑。4个月过去，我已经能沉下心来明确目标、专注向前，对自己未来的留学生活多了一份自信与从容。

　　（作者：葛宣哲,系苏黎世大学经济学专业硕士生）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）