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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）
（中国这十年·斯人）“杂交谷子之父”赵治海：瘠田飘出谷米香******
中新社石家庄10月12日电 题：“杂交谷子之父”赵治海：瘠田飘出谷米香
作者 赵丹媚
“种植‘张杂谷’五亩能脱贫，十亩能致富，百八十亩盖房娶媳妇”，这是“张杂谷”种植发源地河北张家口宣化地区流传的一句话。人们所说的“张杂谷”，正是“杂交谷子之父”赵治海及其团队的研究成果。
今年64岁的张家口市农业科学院学术委员会主任赵治海是中国知名农业科学家，业界有“南有袁隆平，北有赵治海”之称。种过地、赶过马车，年少时“地里刨食”的生活，让他深知一粒一粟来之不易。1982年大学毕业后，赵治海选择回到家乡河北张家口，与杂交谷子“打交道”。
资料图为2021年2月22日，赵治海在查看“张杂谷”长势。 中新社发 受访者供图利用杂交育种技术，赵治海及其团队培育出具有自主知识产权的“张杂谷”系列品种，其表现高产、抗旱、优质、高效，将中国北方干旱半干旱地区谷子亩产从200公斤至300公斤提高到400公斤至600公斤，并创造了亩产811.9公斤的世界谷子高产纪录。同时，“张杂谷”还走出国门，在非洲埃塞俄比亚、乌干达等十余个国家试种成功。
中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中，为了这一目标，近十年，赵治海将研究重点转向以饲料为主的谷子、谷草上。
谈及缘由，赵治海说，谷子作为杂粮，现在人们吃得少了，但谷子是粮草兼用作物，谷草是优质饲草，在农牧交错带发展杂交谷子产业，既可解决当地粮食增产、农民增收问题，还可解决饲草问题，让人们吃到放心的肉蛋奶，此为“藏粮于畜”。
资料图为2021年2月22日，赵治海正在观察谷子。 中新社发 受访者供图2022年2月，饲用谷子被列入中国农业农村部印发的《“十四五”全国饲草产业发展规划》。赵治海说，牛羊育肥需要精饲料，若把谷子作为精饲料，谷草作为粗饲料，会使牛羊肉的质量大大提高。“实验表明，喂食了谷草的羊，肉中的不饱和脂肪酸比普通羊肉高50%，肉质细腻，且价格比普通羊肉每斤贵30元(人民币)，一些贫困地区可以通过发展高档牛羊肉增收致富。”
“在育种上，追求高产是不变的主题，但不考虑环境承受力的追求高产不是我们的初衷。”赵治海说，一些干旱、土地贫瘠的地区无法耕种、放牧，但适合种植谷子这种生态友好作物，若为了追求高产而广灌溉、施肥，不仅会增加农民种地成本，也会破坏当地生态。“若能合理利用这些地区，或许中国制定的18亿亩耕地红线这个数字可以扩大，更好地保证粮食安全。”
赵治海坦言，他今天仍然有压力，杂交谷子是张家口市农业科学院几代人50余年接力研究的成果，恢复谷子的主粮地位，储备谷子生产技能，打破国外苜蓿牧草的垄断，助农增收，这个目标一直激励着他。
如今，“张杂谷”系列成果不断扩大，已有粮食类20多个品种、饲草类3个品种，形成了适应水、旱地，春、夏播，早、晚熟配套的品种格局，基本覆盖了中国谷子适播区的所有生态类型。
“我们将进一步加大谷子新品种研发力度，提高产量，发展优质饲草饲料，藏粮于畜。”正是因为挨过饿、吃过苦，赵治海明白，粮食问题不仅仅是某个国家的问题，人类必须寻求解决吃饭问题的新途径，同时保护地球的可持续发展。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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