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)
全国“公安楷模”刘亚斌:工匠精神成就信息化破案尖兵******
刘亚斌 公安部供图
中新网北京1月10日电 (记者郭超凯)一次内心的选择就是一生无悔的追求。16年警察生涯,刘亚斌长期战斗在打击犯罪的第一线,用工匠精神成就信息化破案尖兵。
刘亚斌生前任河北省沧州市公安局运河分局网安大队三级警长,在16年从警生涯中,他数次经历死亡考验,仅直面歹徒、短兵相接就达100余次,先后负伤20余次,累计参与破获各类案件1000余起,抓获犯罪嫌疑人800余名,为维护辖区治安稳定、服务经济社会发展作出了突出贡献。
2006年,在沧州职业技术学院任教3年多的刘亚斌毅然报考了警察职位。2013年,市内渤海商厦发现一枚绑在汽油桶上的定时炸弹,接到报警后,刘亚斌立即赶赴现场处置。由于商场人员集中、炸弹爆炸时间不定,他不顾个人安危,面对随时可能爆炸的炸弹,果断地用防爆毯将炸弹包裹起来,驾车转运到安全地带作进一步处理,整个案件未造成任何人员伤亡和财产损失。
“为了人民群众的利益,再苦再累我们都值得。”他是这样说的,也是这样做的。他以一颗赤子之心对群众、一片赤诚之心待事业,从点滴做起、从小事做起,同群众真正成为“一家人”。
面对日益突出的电信网络诈骗新型违法犯罪,刘亚斌认真总结电信诈骗类型及80项防范措施,通过多种形式,先后100余次为河北水利电力学院、沧州师范学院等大中院校学生和辖区群众、离退休职工,现场讲解预防电信诈骗知识,深受群众欢迎和好评。
他主动联系运河区26所小学,组织2.5万余名学生开展“我与家长一起学”互动活动,使每名学生成为防范电信诈骗犯罪的宣传员,由学生向家中父母、老人讲解电信诈骗防范知识。
刘亚斌生前常说:“破不了案对不起受害人,对不起法律,更对不起身上的警服警徽!”他始终战斗在打击犯罪、保护人民的前沿阵地,对电信网络诈骗等侵财犯罪展开凌厉攻势,坚持用证据说话,每一起案件都要办成铁案,经得起历史的检验。
刘亚斌 公安部供图
2014年初,公安部发现某网络投资诈骗团伙,犯罪嫌疑人勾结某些网络软件公司,非法开发电子交易平台软件,在互联网上虚假注册交易网站,挂靠第三方支付平台,以买卖股票、期货或者大宗商品现货交易等名义诱骗受害人投资,并通过后台程序操控交易活动,诈骗受害人大量钱财,沧州市运河区某公司具有重大作案嫌疑。
根据公安部要求,沧州市公安局成立“2014.3.20”网络投资诈骗专案组对案件进行侦办。刘亚斌具体负责案件侦办工作,经对案情进行仔细研究后,提出侦查方案,他带领案件侦办团队连续奋战3个月,做了大量细致工作。最终,工作组抓获犯罪嫌疑人75人,冻结涉案资金8400余万元,最大程度维护了受害人的权益。
参加公安工作16年来,他先后牵头研发沧州汽车租赁业管理系统和多个信息化破案技战法,形成了独树一帜的侦查思路,相继撰写、发表10多万字的案件侦破心得体会和研究文章,为攻克一个又一个重大疑难案件提供了有益参考,被誉为“铁手神探”。
2008年,刘亚斌通过对在逃系统的研究,发现由于当时信息化作战能力和历史条件制约,各地在开展网上追逃工作中,情报信息的互联互通不畅,导致很多在押服刑人员和取保候审的在逃人员迟迟难以到案,耗费大量的人力、物力、精力。
他通过比对,在全国范围内一次性比出3000多名在押或取保的逃犯,比一个中队三十年抓的人都多。省厅为此专门开展了在逃人员比对的专项行动,并将此行动常态化。
刘亚斌生前先后在派出所、刑警队、国保大队、合成作战中心和网安大队工作,无论在哪个岗位上,他都是严以修身、严以用权、严以律己,从未发生过一起违法乱纪问题。
2022年5月7日,刘亚斌突发疾病不幸牺牲。他去世后,网友在他的新闻报道中留下了1800多条留言,每一条都感人至深,每一条都催人泪下。
为政不移公仆之心、用权不谋一己之利、立身不忘做人之本。刘亚斌的一生,恰如他自己常挂在嘴边的话——“只有个人干净,才有做人的底气、做事的硬气、做警察的正气”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)