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)
机票价格跳水 错峰游时机来了******
随着出境航线的陆续加密,部分目的地的机票价格也日渐走低。2月1日,据携程发布数据,全国各地飞香港、澳门的机票相比春节期间有大幅回落,上海往返港澳只需千元左右。此外,直飞泰国机票价格也明显跳水。目前,多家航司都在不断新开、恢复国际航线,中国内地游客的出境意愿也在逐步增强,错峰游时机正当时。
千元机票直飞港澳
春节出游高峰过后,多地机票价格出现走低的趋势,甚至不少班次价格已经向疫情前靠拢。
据携程数据,全国各地飞香港、澳门的机票相比春节期间有大幅回落,上海往返香港、澳门只需1000元左右,北京往返香港1500多元,飞澳门买一送一,人均超1200元。
北京商报记者查询携程App发现,以北京-中国香港航线为例,2月直飞航线最低价为1050元,3月最低价为1035元,与部分境内航线机票价格趋于一致。
此外,部分中国内地飞往东南亚国家的机票价格也出现大幅跳水。携程数据显示,2月上海直飞往返普吉岛出现1600元低价,南京直飞往返普吉岛在2000元左右,较春节期间7000元+的价格大幅跳水。
据去哪儿数据,1月下旬至2月初,成都-曼谷、成都-普吉、厦门-胡志明市等多条东南亚航线恢复,旅客量则较春节期间明显减少,机票价格将随之下降。
有春节期间前往泰国度假的游客表示,即便选择了中转航班,春节期间泰国人均往返机票仍超过7000元,远超酒店等其他花费。相比之下,2月出境游更为划算。
2月出境复飞航线超40条
自2022年下半年起,多家航司陆续新开、复飞出境航线,往返境内外的航班也在逐步增加。
2月1日,海南航空宣布计划复航北京-圣彼得堡,新开深圳-金边的国际航线。截至目前,海南航空已恢复、新开运营北京-布鲁塞尔、北京-莫斯科、北京-贝尔格莱德等20条国际及地区往返客运航线。
南航也计划于2月新开或复航广州至河内、广州至万象等多条国际及地区往返航线,同时加密广州至新加坡、广州至吉隆坡、武汉至香港等往返航线班次。
据携程统计消息,截至1月末,2月出境复飞航线已超过40条,复飞周均航班量已超过140班。其中亚洲目的地航线占比超过八成,仅港澳及泰国复飞航班占比即达到四成以上。此外,从价格上看,三成航班的价格低于2019年同期成交均价,一成左右航班甚至比2019年便宜30%以上。
出境游产品密集上新
机票价格大幅降低给错峰出境游提供了极大便利,2月,各家旅游企业密集上线出境游产品。
1月20日,文旅部发布通知,自2月6日起,试点恢复全国旅行社及在线旅游企业经营中国公民赴有关国家出境团队旅游和“机票+酒店”业务,涉及20个国家。包括泰国、柬埔寨、马尔代夫、斯里兰卡、菲律宾、马来西亚、新加坡等。
消息发布后,多家旅游平台出境游搜索量大幅增长。同时,旅游企业也在加紧推出出境产品。北京商报记者从众信旅游获悉,由于首批游客出境目的和需求十分多元化,因此众信旅游筹备了以minitour为代表的定制类产品,目的地覆盖了瑞士、马尔代夫、泰国、新加坡等。在短线方面,首批20个国家里,将以中国内地游客喜爱度较高的热门海岛作为首发目的地。
凯撒旅业官方微信号也发布消息称,近日,凯撒旅游出境游业务全面启动。首批数十款不同类型的出境旅游产品即将陆续上线。
在北京第二外国语学院旅游科学学院教授谷慧敏看来,春节假期机票、酒店价格都会有一定提升,假期过后,价格就会出现回落。而航线加密、旅行社推出出境团队产品,也会吸引部分游客选择错峰出行。“不过,目前出境航线数量还在进一步恢复之中,境外的酒店、景区及服务人员也需要一段时间重启,出境游市场的全面恢复仍需要一段时间。”
北京商报记者 关子辰 张怡然