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)
强化现代化建设人才支撑******
本期光明网理论学术动态导读关注现代化人才、教育评估、区域经济发展、生态优势转化等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【徐佳:强化现代化建设人才支撑】
湖北省中国特色社会主义理论体系研究中心中国地质大学(武汉)分中心研究员徐佳认为教育是民族振兴、社会进步的重要基石,对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义。徐佳认为强化现代化建设人才支撑要从三个方面入手。一要把立德树人融入教育各环节。把立德树人的成效作为检验学校一切工作的根本标准,以文化人、以德育人,促进学生德智体美劳全面发展。把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节,贯穿基础教育、职业教育、高等教育各领域,培养学生爱国情怀、社会责任感、创新精神、实践能力。二要着力办好思政课。全面建设社会主义现代化国家是一项伟大而艰巨的事业,前途光明、任重道远。在大中小学循序渐进、螺旋上升地开设思政课,是培养社会主义建设者和接班人的重要保障。三要建设好教师队伍。教师作为知识的传授者、价值观的塑造者、人类文明的传承者,肩负着立德树人的重要责任。推动新时代教育高质量发展,落实立德树人根本任务,对教师队伍建设提出新的更高要求。一方面要努力建设政治素质过硬、业务能力精湛、育人水平高超的高素质教师队伍;另一方面要在全社会弘扬尊师重教的社会风尚,努力提高教师政治地位、社会地位、职业地位,让广大教师享有应有的社会声望。
摘编自《人民日报》
【林蕙青、范唯:以评定向促强 加快建设高质量教育体系】
国务院教育督导委员会总督学顾问、教育部普通高等学校本科教育教学评估专家委员会主任委员林蕙青、教育部教育质量评估中心主任范唯认为教育评估是教育体系的重要组成部分,是高质量教育体系的重要保障,也是教育现代化的重要治理手段。在全国范围内做好新一轮审核评估工作,需要把握好以下几个重要方面。首先是以评估推动高校落实 “立德树人”根本任务。新一轮审核评估主动对标中央要求,着眼于全面贯彻落实党的教育方针,促进高校建立“立德树人”的落实机制,对评估指标体系的范围、内涵、重心作出重大调整。一是强化学校顶层设计、系统设计;二是关注学生学习成效和教师教学效果;三是促进学校全员育人机制建立。其次要以评估促进高校合理定位、办出特色和水平。新一轮审核评估推出的“两类四种”分类评估是我国高等教育评估工作的重大突破,会有力、有效地引导学校形成各安其位、结构合理、特色彰显的高等教育新格局。具体来说表现在:一是以适宜可选类型促高校明晰办学定位;二是以定制组合指标模块引高校实现特色发展;三是以多种常模数据助高校找准坐标方位。再次是以评估推动高校教育教学改革再深化。改革焦点主要集中在第一,加快形成“以学生为中心”的现代教育理念;第二,推进新型校地校企合作,强化产教融合、科教融汇的培养模式;第三,改革教学内容体系;第四,抢抓机遇,推进教育数字化变革。最后是以评估推动高校建立现代大学质量保障体系。新一轮审核评估立足于以外促内,通过外部评估,切实加强高校内部质量保障体系建设,推进高校人才培养质量持续提升,实现高质量内涵式发展。
摘编自《中国教育报》
【沈铭辉、李天国:RCEP为区域经济发展带来新机遇】
中国社会科学院亚太与全球战略研究院沈铭辉、李天国认为《区域全面经济伙伴关系协定》(RCEP)的签署和生效有助于亚洲经济体进一步提升区域贸易投资自由化水平、促进形成区域一体化市场,也为后疫情时代亚洲区域经济合作提供了强大动力。20世纪80年代以来,经济全球化浪潮推动世界经济高速增长,这种局面一直持续至2008年国际金融危机爆发前。此后,全球价值链重塑趋势开始显现。一方面,与金融危机前相比,全球价值链增长放缓。另一方面,全球价值链区域化趋势增强,表现为价值链越来越在地理上集中于最终消费市场。此外,2020年突如其来的新冠肺炎疫情也深刻影响了全球价值链调整进程。尽管经济全球化受到阻碍,但亚洲区域经济合作脚步并没有因此而停歇。尽管成员国在经济体制、发展水平、规模体量等方面差异巨大,RCEP在多样性与高标准之间找到平衡,用灵活的方式处理了不同利益诉求,体现出全面性、先进性和包容性。RCEP的生效意味着亚洲区域贸易投资自由化便利化进入了一个崭新阶段,进一步丰富和发展了亚洲经贸合作机制内涵,其带来的巨大贸易创造效应和更高社会福利水平,为中国经济持续增长提供了新机遇。表现在以下几个方面。一是有助于重构区域价值链,维护产业链供应链安全。二是有助于全面提高对外开放水平,建设更高水平开放型经济新体制。三是有助于提升“一带一路”机制化水平。四是有助于国内国际双循环相互促进。
摘编自《经济日报》
【杨茜迪、陈红敏:让生态优势变为发展优势】
复旦大学环境科学与工程系杨茜迪、陈红敏认为推动生态产品价值实现,一方面将保护自然与满足人民群众对美好生活的需要联系起来,另一方面是促进生态优势转变成发展优势、践行“绿水青山就是金山银山”理念的关键路径。应从三个方面来理解相关内容。一是守住生态安全底线的重要支撑。生态安全作为国家安全的重要内容,是生态系统满足人类生存与发展的必备条件,是人与自然和谐共生的重要基础和前提。生态产品价值实现,是守住生态安全底线的重要支撑。二是创造优质生态产品满足人民需要。建设人与自然和谐共生的现代化,必须将人民对美好生活的向往和对优美生态环境的需要作为出发点和落脚点,为人民提供更多、更优质的生态产品。因此,需要从上至下打通生态产品价值实现的观念、技术、制度等阻隔,在充分挖掘生态产品价值的基础上,建立健全生态产品价值实现的体制机制。三是促进生态优势转变为发展优势。健全生态产品价值实现机制、促进地区生态优势转变成发展优势,是推进生态功能保护区域与其他地区实现共同富裕、同步现代化的重要途径。为推动区域协调发展,统筹城乡发展平衡,需要推动自然资本与人力资本、人造资本有机结合,因地制宜地探索不同类型地区生态优势转变成发展优势的模式,让提供生态产品的地区和提供工业产品、服务产品的地区基本同步实现现代化。
摘编自《中国环境报》
(光明网记者李彬整理)