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)
伊朗学者:很多伊朗年轻人认为学中文会有好工作******
中新网北京1月10日电 (记者 阚枫)“狮子,波斯语叫Sheir,中文称作‘狮’,其实,如今的中国狮舞也可称为中国和伊朗的文明友谊之舞。”近日,伊朗艺术研究院助理教授、东方部主任纳思霖在中新社“东西问·中外对话”中这样解释“狮舞”的另一种含义。
作为同在亚洲的两大古老文明,中国和伊朗有着几千年的友好交往历史。2000多年前,两国就通过古丝绸之路建立了友好交往。
纳思霖是伊朗画家,擅长水彩画、油画,并曾到中国学习中国国画,于2008年获得中国中央美术学院博士学位,2010年后还在中国美术学院从事博士后工作。如今,纳思霖在伊朗的大学中教授东方艺术方面的课程,并长期从事中伊人文交流工作。
谈及中国和伊朗基于古丝绸之路的文明交往史,纳思霖表示,古丝绸之路让中国和伊朗这两大古老文明的交往,从贸易往来逐渐发展到影响深远的文化、艺术、饮食甚至语言等方面,这其中,有很多有趣的案例可以列举。
她说,历史上相传,一位伊朗国王把狮子作为礼物送给中国皇帝。狮子在波斯语中叫Sheir,来到中国之后,中文称其为“狮”,因此,如今的中国狮舞可谓历史上中国和伊朗的文明友谊之舞。
纳思霖称,在东方的艺术文化瑰宝中,可以看到很多受到古丝绸之路文明交融影响的痕迹。例如,中国的敦煌莫高窟内的壁画和雕塑,不少人物的衣着和色彩就能看到来自伊朗艺术的影响。
最近,纳思霖出版了中文新书《伊朗细密画中的中国元素》,介绍中国与伊朗文化艺术交流中相互影响的案例。
“为了找到最佳的方法来展示历史上中伊文明之间的艺术交流史,我在中国做了四五年研究。实际上,这本书是我论文的一个简短部分。”
纳思霖说,在这本新著中,她介绍了在中国元朝期间伊朗绘画作品中的中国元素,并展示了两个文明古国之间的友谊。希望对于对东方艺术,尤其是中伊两大文明的艺术感兴趣的人们来说,这能加深两大文明间的友谊。
虽然,中国和伊朗之间有悠久的文明交往史,但是纳思霖坦言,现在伊朗年轻人对古丝路文化知之甚少,提到中国文化,他们可能只会想到中餐、武术、商业等。
不过,这位中文非常出色的伊朗学者也提到了在伊朗年轻人中出现的一个趋势:在伊朗的大学生中,越来越多的人会将中文确定为自己应该学习的一门外语。
“十年前,我们在很多大学开设了中文系,每个学期都会有很多新生选择学习中文,他们认为汉语已是英语之外的世界第二大语言,学好汉语意味着未来可以找个一个好工作,有不错的收入。”纳思霖表示,这些年轻人在学习汉语过程中会对中国历史文化产生兴趣,很多人喜欢孔子、老子和庄子的学说,以及中华文化中的价值观念。
纳思霖说,中国和伊朗两大文明之间的悠久关系,对当今世界的文明交流互鉴可以有很多启迪,作为以丝绸之路结缘的两大文明,如今更应该加强人文交流,特别是年轻人之间直接的交流交往,并将深厚的东方文明重新介绍给世界。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)