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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）

（中国这十年·见微）黄河岸边好风景：“天鹅湖”畔“古镇兴”******

　　中新社太原10月12日电 题：黄河岸边好风景：“天鹅湖”畔“古镇兴”

　　作者 杨佩佩

　　秋冬季节，“黄土高原第一湖”圣天湖将变身“天鹅湖”。

　　从近千只增加到近万只，十年来，从西伯利亚飞来的大天鹅成了山西省运城市芮城县圣天湖的“常客”。

　　“环境越来越好，与我相伴的大天鹅已从几十只到如今上万只。”距离芮城县几十公里的平陆黄河湿地，大天鹅数量也逐年增加，何建喜是这里的一名巡护员，陪伴大天鹅十余年。

　　于何建喜而言，大天鹅就如同回家过年的孩子。“我就住在黄河边，每年它们快来时，我每天都去河边转转，等着它们。”

　　除了大天鹅将黄河沿岸水域选作越冬栖息地，黑鹳、灰鹤、火烈鸟、大鸨、丹顶鹤等越来越多的野生动物“做客”山西，山西省林业和草原局野生动植物保护处处长王裔飞向记者分享道。

　　这些远方来客的身影从平陆、芮城等山西南部沿黄湿地，已逐步向汾河、桑干河、沁河等流域扩散，诸多城市周边湿地也成了它们的“驿站”。

　　山西段一泓清水入黄河，喜上眉梢的当然少不了当地民众。“天鹅湖”的美景增添了冬日情趣；水质提升更让内陆民众有更多“亲水”机会。

　　汾河，被称为山西“母亲河”，是黄河的第二大支流。曾经因产业畸重，汾河水质污染严重，两岸黄土裸露、垃圾遍地，“老太原”避之不及。

　　如今，汾水清流，水鸟栖息。民众不仅能够进行水上运动，还能乘船游览汾河两岸美景，再现“泛楼船兮济汾河，横中流兮扬素波”景象。

　　如此景象来之不易。黄河流经山西，水流量偏小，泥沙含量偏大，水文特征复杂；改善水域环境更需“组合拳”。

　　近年来，山西省开展黄河流域林草生态建设，实施山水林田湖草沙综合治理、系统治理，并采取湿地保护与恢复、退耕还湿、湿地生态效益补偿工程等措施。黄河中下游最大的国家级湿地保护区圣天湖湿地、平陆黄河湿地、汾河等水域的“强壮体魄”与“吸引力”都来自于此。

　　蓝天碧水青山渐成常态，背后还有这样的绿色支撑——十年来，山西每年造林都在400万亩以上，森林覆盖率由2010年的18.03%提升至2020年的23.57%，历史性超过全国平均水平。

　　“黄河宁，天下平。”黄河怀抱着中原激荡，由此孕育出的渡口文化依然福泽民众。

　　在“黄河第一镇”临县碛口古镇，随处可见游客坐在黄河岸边，一边听着黄河涛声，一边享用农家饭。

　　多年前，当地依托黄河文化发展旅游，吸引全国各地的艺术、摄影爱好者，年过六旬的李世喜也借此机会吃上“旅游饭”。

　　自小在黄河边长大，李世喜目前为山西省非物质文化遗产项目黄河纤夫传承人。“现在不仅开民宿，还经常去碛口古镇影视街当演员，展示非遗文化，一年挣近10万元(人民币)，生活一年比一年好。”(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）