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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）

寻找博物馆里的“兔文化”******

　　走进沈阳博物馆一楼大厅，就能看到“百兔图”。这100幅兔子形象的画，是由100位小朋友在“寻找国宝里的小兔子”文化专场活动中画的。沈阳博物馆社教部主任姜欢表示，博物馆通过举办系列活动，营造浓浓的新春氛围，同时普及生肖文化、传播生肖故事，让孩子们在趣味活动中感受中国传统文化的独特魅力。

　　百名小朋友，共绘“百兔图”

　　“寻找国宝里的小兔子”系列活动，是沈阳博物馆在兔年春节来临之际精心策划的，通过“送福、画兔、寻宝”等丰富多彩、年味十足的文化活动，让观众享受博物馆送去的“文物新春礼”。其中，“沈博邀您画兔”是专门为全市青少年学生打造的文化专场，1月11日至15日每天一场，通过多个活动环节，带孩子们了解家乡沈阳的历史文化，感受城市博物馆的文化魅力。该活动一经推出，便受到观众们的喜爱，报名异常火爆。

　　活动中，中小学生在社教老师的带领下，开启“兔年讲兔、共绘百兔、穿越寻兔”之旅。目前摆放在博物馆一楼的“百兔图”，就是孩子们在活动现场绘制的。“在社教老师发问、孩子们举手参与的过程中，《嫦娥奔月》、兔年生肖等故事都会深入孩子们心中。大家凭借着自己的想象，画出了属于这个春节的兔子。”姜欢说，将这些画放在馆内展示，也是为了激励孩子们积极走进博物馆。

　　穿越千年，寻找文物上的小兔子

　　“寻找国宝里的小兔子”系列活动中的“重头戏”，自然就是“穿越寻兔”了。活动中，孩子们一边听社教老师的讲解，一边认真欣赏每一件文物。

　　“找到了，找到了！”在五场文化专场活动中，姜欢最喜欢听到孩子们找到“小兔子”时欢欣鼓舞的声音。这个兔子的形象，出现在沈阳博物馆的“镇馆之宝”之一——辽代白釉黑彩梅瓶上。据了解，每场活动大约有30组家庭，孩子们找到兔子后，会非常激动地告诉社教老师，其余孩子也会一起围过来仔细欣赏，他们的眼神里充满了求知欲，讲解员也会借机将这件文物的“前世今生”细细讲给孩子们听。“策划这个活动，就是希望在春节前搭建亲子互动平台，让沈阳博物馆能够成为青少年群体的研学阵地。”姜欢说，这个活动得到了家长们的认可，很多家长认为在兔年春节前举办活动很有意义。

　　创新活动形式，让文物活起来

　　白釉黑彩梅瓶出土于沈阳康平张家窑林场长白山4号墓，造型古朴。瓶身通体施白釉，以黑彩绘有包括兔子在内的五只动物，并按照真实比例分布。其中，鹿、羊和两只狗体积较大，均匀绘在梅瓶的四个面，两只狗的位置相对，中间以鹿和羊相隔，在瓶身上形成了狗追鹿、狗追羊的场景。

　　活动中寻找的小兔子，位于梅花鹿下方。梅瓶上的兔子形象灵动，四条腿壮硕有力，好像正要跃起，后方还绘有草叶纹的图案。兔子与其余四只动物以同一方向奔跑的姿态呈现，整个绘画手法写实而生动。

　　这件白釉黑彩梅瓶具有极高的历史价值、艺术价值和文化价值，是沈阳厚重历史与多元文化的重要代表器物之一。“在兔年春节到来之际，我们以这只小兔子为活动策划的灵感，将博物馆的社会教育职能与千年前的文物相结合，守正创新，让文物活起来！”姜欢说。

　　沈阳日报、沈报全媒体记者 刘海搏

　　(《沈阳日报》 2023年01月19日  12版)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）