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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)

明天,悬念揭晓!******

  文/王恩博

  明天,全球的中国经济关注者将把目光投向北京西长安街11号。

  1月17日上午10时,国务院新闻办公室将举行新闻发布会,介绍2022年国民经济运行情况。届时,中国全年GDP增速、人口总量、人均收入、就业情况等核心经济数据将公布。

  在这个遭遇多重超预期因素冲击的年份,中国经济将如何交卷?从近期各方面陆续公布一些先行指标中,或能看出一些端倪。

  外贸规模创历史新高

  外贸是疫情以来中国经济增长的重要支撑。2022年,面对复杂严峻的国内外形势,中国外贸在2021年高基数基础上继续保持稳定增长,规模再创历史新高。

  分季度看,2022年一、二季度进出口总值分别超过9万亿元和10万亿元,三季度更增至11.3万亿元,创季度规模历史高点,四季度继续保持11万亿元水平。

  整体来看,去年中国外贸规模首次突破40万亿元关口、连续6年保持货物贸易第一大国地位、出口国际市场份额连续14年居全球首位。这份成绩单依然可以用“亮眼”形容。

  不过,随着主要经济体持续收紧货币政策,国际需求明显走弱,中国外贸仍然面临挑战。中国银行研究院认为,2022年末中国出口增速有所放缓,国际需求走弱、疫情扰乱生产秩序是主要原因。

  在国内经济恢复基础尚不牢固、外部环境动荡不安的背景下,2022年中国出口规模创历史新高,反映出口竞争力和韧性犹在。预计2023年全球经济衰退风险上升、外需不足将使出口增速承压,但供应链完整、稳定有望助力中国出口份额维持稳定。

  金融数据平稳收官

  金融数据方面,2022年也实现“平稳收官”。

  2022年12月末,中国广义货币M2同比增长11.8%,增速比上月末低0.6个百分点,比上年同期高2.8个百分点,市场流动性继续保持合理充裕。

  中国民生银行首席经济学家温彬分析称,2022年以来,在稳增长基调下,货币和财政政策持续协同发力,基础货币投放加大,市场流动性维持充裕,M2增速达到近6年来最高水平;后期伴随财政支出力度放缓等,M2增速虽有所回落,但仍维持在较高水平。

  新增信贷数据也有积极表现。2022年12月份,中国人民币贷款增加1.4万亿元,同比多增2665亿元。去年全年,人民币贷款增加21.31万亿元,同比多增1.36万亿元。

  展望2023年,温彬认为,信用扩张有望继续加力提效,在稳增长、扩内需诉求和海外加息约束弱化下,今年货币政策将维持稳健宽松格局,聚焦扩大有效需求和深化供给侧结构性改革;同时继续呈现总量型和结构性并举的特征,降准降息仍有空间,实体经济融资成本保持在较低区间,以巩固经济回稳向上基础。

  2023年中国经济有望迎反弹

  除了外贸和金融领域外,还有一些数据释放出积极信号。

  中央财经委员会办公室分管日常工作的副主任韩秀文此前撰文透露,尽管2022年经济增长速度与预期目标存在差距,但其他多项指标较好完成,一些面向未来的结构性指标有突出表现。

  例如,预计2022年经济总量超过120万亿元。产业升级取得积极进展,新能源汽车产销量和出口量均为世界第一,特别是出口达到70万辆、增长超过1倍。粮食产量连续八年保持在1.3万亿斤以上。在全球通胀创40多年新高的情况下,中国物价总水平保持平稳,居民消费价格上涨2%左右,粮食安全、能源安全和人民生活得到有效保障。

  在此背景下,官方综合研判,2023年世界经济增速可能明显下滑,而中国经济有望总体回升,形成一个独立的向上运行轨迹。汇丰环球研究大中华区首席经济学家刘晶也表示,经济重启是2023年的关键主题,预计在短暂过渡期后,中国经济增长将从明年第二季度开始强劲反弹。

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