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)
中国式现代化的经济学内涵******
作者:余淼杰(辽宁大学党委副书记、校长。长江学者、北京大学博雅特聘教授)
2022年10月16日,习近平总书记在党的二十大报告中明确指出,从现在起,中国共产党的中心任务就是团结带领全国各族人民全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标,以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴。
一、人口规模巨大的现代化
如何理解中国式现代化是“人口规模巨大的现代化”?主要可以从以下两个方面来理解。
一方面,这集中概括了我国人口规模巨大的特殊国情。迄今为止,世界上实现现代化的国家和地区不超过30个,总人口不超过10亿人,而中国有14亿多人口,且地区、行业、城乡差异巨大,因而人口规模巨大成为了中国式现代化的一大特征。
巨大的人口规模固然为中国的现代化提出了一系列挑战,但更构成了未来中国经济的核心竞争优势,即中国能否依托人口规模巨大的优势,充分挖掘巨大的国内市场潜力。中国作为大型经济体,想要实现中国式现代化,必须充分考虑中国人口规模巨大的特殊国情,在坚持对外开放的同时,挖掘好、发挥好我国超大规模市场的优势。具体来说,要抓好“五统一”:一是强化市场基础制度规则统一;二是推进市场设施高标准联通;三是打造统一的要素和资源市场;四是推进商品和服务市场高水平统一;五是推进市场监管公平统一。同时,要进一步规范不当市场竞争和市场干预行为。
二、全体人民共同富裕的现代化
习近平总书记在党史学习教育动员大会上指出:“历史充分证明,江山就是人民,人民就是江山,人心向背关系党的生死存亡”。我们党始终坚持以人民为中心的发展思想,始终把实现共同富裕作为我们党矢志不渝的奋斗目标。因此,中国式现代化必然是全体人民共同富裕的现代化。
第一,强调高水平的富裕,反对不劳而获。第二,强调机会公平,而非结果公平。第三,加大个人收入分配调节力度,合理调整收入分配格局。
三、物质文明和精神文明相协调的现代化
我国现阶段的主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。因而,如何解决不平衡不充分的发展就成为了当前中国经济社会面临的主要问题。
党的十八届五中全会提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,从不同角度解释不平衡、不充分问题。其中,创新是第一原动力,绿色是普遍特征,绿色是内生特征,共享是最终目标,开放是必由之路。因此,一是全面准确地理解和贯彻五大新发展理念,促进物质文明的中国式现代化。二是推进马克思主义的中国化和时代化,促进精神文明的中国式现代化。以经济学为例,构建有中国体系、中国风格的经济学理论。我们要坚定文化自信,推进马克思主义中国化和时代化,在精神文明方面发出中国声音、打造中国学派,实现物质文明和精神文明相协调的现代化。
四、人与自然和谐共生的现代化
绿水青山就是金山银山。在我国,保护生态环境已经被提到了前所未有的高度,成为中国式现代化的一大重要特征。遵循党的二十大报告,坚持先立后破原则。逐步实现传统化石能源到新兴可再生资源的平稳过渡,实现人与自然和谐共生的中国式现代化。积极参与国际公约谈判,强调累计计算和人均计算的分担原则。
五、走和平发展道路的现代化
和平与发展是时代的主题,是时代的主旋律。处在经济全球化的时代,要从以下几方面,实现经济层面上的走和平发展道路的中国式现代化。
第一,推行“一带一路”倡议,实行差异化发展战略。在三大经贸体系中,亚非发展中国家处于边缘状态,因此我国的“一带一路”倡议大有可为。第二,加强地区经贸合作,优先发展中日韩自贸区。具体来说,推进沈阳城市建设,加强中国与日本、韩国的经贸往来,将其作为推动中日韩自贸协定的主要抓手和“桥头堡”,推动中国经济发展。第三,构建新开放格局,鼓励中国企业“走出去”。
总而言之,中国式现代化是共性和特性相统一的现代化,有丰富的内涵,2023年在中国共产党的领导下,以新发展格局为抓手,逐步推进上述措施,我们最终一定能完成中国式现代化,实现中华民族伟大复兴。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)