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)
李彦宏 :智能交通可把通行效率提升15%至30%******
中新网1月11日电 10日,百度创始人 、董事长兼CEO李彦宏在百度Create AI开发者大会(下称“Create大会”)上表示,“通过对交通网络 的智能化改造,可以把通行效率提升15%至30%。”
李彦宏还预测,“智能交通方案可以使得,2027年之前 ,中国一线城市不再需要限购限行。2032年之前 ,靠交通效率的提升 ,拥堵问题就基本可以解决 。”
此次Create大会上,李彦宏以《创新驱动增长,反馈驱动创新》为主发表演讲 。李彦宏认为,创新的源头则在于“反馈”,“创新不是闭门造车。创新 是你有机会进入市场,不断获得用户和客户 的反馈 ,摸着‘反馈’过河才能实现 的。”
百度创始人 、董事长兼首席执行官李彦宏同时 ,李彦宏强调了基础软件 的重要性:“必须要把软件 的根扎下去,才能让创新持续发生 ,才能让顶层 的商业更加繁荣。”
对于未来 ,李彦宏以“危机和希望”为关键词 ,在百度AI作画平台一格上 ,绘制了一幅画。在他看来,人工智能从今天走向未来 的过程中 ,起起落落还会发生。“所有伟大 的企业 、伟大的创造者都是一样 ,没有一帆风顺,只有不断地历经困难再凯旋。困难将会刺激创新 ,而创新是增长 的真正动力。”
“随着技术应用门槛不断降低,创造者们将迎来属于人工智能的黄金10年 。”李彦宏称。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |