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）
为文化强国建设注入强劲动力******
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