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)
岁朝清供纳福来******
▌胡烟
(明)陈洪绶 瓶花图
年来了。古代,传说“年”是一种恶兽。固定时期,凶猛的年兽会进攻村寨。人们放爆竹恐吓、贴春联讨喜,以此驱赶年兽的进攻。
“年兽”从来没人见过,但过年的习俗却留了下来。年,不仅是我们民族最重要的节日,更是迎接春天的仪式。
等春节一过,便是立春。此时离春天还早,我们像是顽皮的孩童,扒着门缝巴望着春天的影子。眼前风景,当然还徘徊在冬的领域。但,欣慰的是,大寒带走了极寒。否极泰来,温暖的日子毕竟不会远了。
立春前后,景色有两种可观,一是室外,皇家园林的美妙雪景。二在室内,正月里象征吉祥的清供。
大寒之后,京城又迎来一场雪。俗话说,一场雪,让故宫变成紫禁城。多少人期待着故宫的雪!经典的角楼雪景照,如同月宫景象,纯净华美。多层的屋檐,向着天空稍稍翘起的优美曲线,雪后轮廓更加清晰。静谧中,与神对话。不必期待承乾宫的梨花、永和宫的紫藤、慈宁宫的玉兰,暂且为了故宫雪景,好好珍惜着眼前的冬的尾声。
雪后故宫,建筑的秩序感,那些横平竖直、对称的殿宇,在茫茫的世界里,庄严清奇。红墙黄瓦的色彩分外明丽,还有殿前象征帝王气势的大片空地,像是中国画的留白,神秘而意蕴丰富。这是历史的省略号,无数史书之外隐匿的细节,都在这留白里,无从言说。
颐和园雪景也美。有人惊叹为“绝世容颜”。勤奋的摄影师,会早早抵达,取景框里寥无人迹。雪后,十七孔桥的清晨,玉树琼枝映雪龙。水影如同清亮的镜子,水边似有花旦对镜婀娜起舞。大地似一块简洁的画布。卧牛背上一弯沧桑的雪痕,亘古不变地守望远方。遥望佛香阁,像是隔着千里万里。江山不夜月千里,天地无私玉万家。好一个天地无私!
此时,天坛、地坛;日坛、月坛,处处雪。这些恢弘的名字背后,是“京城”的巨型印章。雪后,在这些公园里走一走,去感知天地岁月之沧桑,历史画卷之恢弘。对比之下,个人情绪何其渺小……
皇家园林的气派,尽在一场雪后。不知有没有前人总结过——江南园林喜雨,皇家园林喜雪。
近几年,我去江南多。总感觉,不论是西湖堤岸还是苏州的拙政园、沧浪园等私家园林,都是喜欢雨的。绵绵的雨,冲刷油绿的植物,带着撩人的微寒和暧昧,淋湿了玉兰的蓓蕾。水墨效果的斑驳的墙,诗人撑一把伞伫立遐思许久。墙根下苔藓微绿,映照着悠悠荡荡的假山下的流水。滑溜溜的鱼,穿来游去,捕捉水面的雨水气泡。少行人,林更幽。一扇半圆形的石拱门,等待有情致的佳人迈步……
再说室内风景,便指的清供。一方清供,点亮一间屋。清供,重在一个“清”字,早先从佛前供花而来,所以,并不彰显富贵。一束草、一截枝、一弯水,都可以成为清供。
中国画领域,多有新春以清供入画的作品,也就是岁朝清供图。历朝历代画家都有代表作。印象最深的,元代钱选、明代陈洪绶,都有作品传世。陈洪绶的清供图最有特色,以铜器作为养花器皿。青铜的锈色,乍一看感觉古怪,越品越有隽永的气息。这几乎成为他画作的一种密码。
海派画家吴昌硕几乎每年都画岁朝清供图。菖蒲、水仙、柿子、梅,既吉祥,又有君子的清气。白石老人也多画此题材,鞭炮、牡丹、红灯笼,文人们避之唯恐不及的民间俗物,在他的妙笔下变成大俗大雅的图式。
清供,是为了年,过年祈福。年前大扫除之后,家家户户都开始布置着室内的装点。现代人已经多把清供演绎成插花。
插花的艺术,最好跟古人学。日本的插花艺术,灵感来源于中国的禅学。
瓶花最好得“画家写生之妙”。我没学过插花,所以不敢卖弄,最藏拙的办法,是色彩尽量简约,不繁杂。翻看一本专业书《瓶花之美》,其中介绍了一个捷径,便是按照宋代的花鸟小品来插花。这个有趣,我常翻阅画册,却没想过拿来作为插花的参照。眼前的《果熟来禽图》《梨花鹦鹉图》《腊梅双禽图》《出水芙蓉图》,一帧一帧宋画小品,真像是插花艺术别样的呈现方式。那些从空中伸向画面的枝条,是遒劲的,像书法的笔墨。枝头的花,安静灵动,欲语还休。
参照这种意思,我先买来三枝火龙珠,叶子碧绿,枝干结实,饱满的红珠子,喜气却不抢眼。我最爱红珠子根底部那抹浅绿,蕴藏生机。又买澳洲腊梅,星星点点,花瓣与叶子全红,没有普通梅花那种冷逸,秀气耐看。细看花型,玲珑小巧,小家碧玉般令人怜惜。这样色彩鲜艳的花,瓶子越是朴素越好,古朴的陶器最有山野气。否则,便易由富贵而生轻佻。
水仙,是每年必不可少的。今年,掌握着室内温度,不令她开得太早。往年,大寒时节栽种的水仙,懒洋洋晒太阳,不到半月,花便开了。赶不上春节。如今,让她生长得慢,延长她的青春,将花期控制在立春之后。此外,在水中安放一只小龟——当然不是真的龟,而是友人赠送的石雕小龟,镇纸。且让它守着一盆水仙,令这方小小的水塘有生气。
水仙素雅,有顾影自怜的仙气。记得八大山人画水仙,将其画成佛手的样子,欲语还休,令我思量许久,参不透他的意思。
今年特别开心的是,买到了鲜切雪柳,它有一个好听的名字叫“南方殊雪”,来自昆明。是呀,昆明少有雪,开在柳树上的小白花,是雪的化身。雪柳初买回来,是绿色的柳条,向上伸展的腰肢,软软的,很婀娜。用白色瓷瓶插起来,千娇百媚,令我想到少女白皙的手臂。过几日,生出白色的小花苞,像茉莉。忽然一日清晨,目光与她相遇的瞬间,她送你满树繁花,我心情灿烂到极点。夜晚灯下,逆光欣赏,真像是漫天飞舞的雪。南方殊雪,浪漫情怀满屋。
如此,这个年,没有热闹的庙会,却也并不落寞。在静谧中沉淀自己,试着在平常的生活中生出一些喜气。这种意趣,唯有自己走出去,寻找。或者,在温暖的房间里,动手创造。我听见,春姑娘隔空喊话——准备好了吗?不负春光。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)