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)
访谈|明治中国总经理松井:没有比中国更具魅力的市场******
(第五届进博会)访谈|明治中国总经理松井:没有比中国更具魅力的市场
中新社上海11月6日电 题:访谈|明治中国总经理松井:没有比中国更具魅力的市场
中新社记者 姜煜
“没有比中国更具魅力的市场。”明治(中国)投资有限公司总经理松井(MATSUI TAMOTSU)在第五届进博会现场接受中新社记者专访时表示。
明治于1916年成立,是日本最大的食品企业,此次首度参展进博会,携乳制品、巧克力/饼干、雪糕、营养食品四大事业板块的“明星产品”亮相,展现其在营养、健康领域的成果,如:凝聚70年乳酸菌科研成果的“明治佰乐益优系列酸奶”、专门为运动爱好者打造的SAVAS匝巴斯系列营养食品等。
明治今年将其原本分散经营的四大事业板块进行了整合,希望由此在中国市场实现更大规模的业务发展、满足中国消费者日趋多样的需求。此次参展进博会也是其旗下系列产品进行一体化运营后的首次亮相。
1989年通过进口开始在华业务、1993年在广州开设巧克力工厂、1994年在广州设立雪糕工厂、2005年在上海建立巧克力饼干工厂、2011年在苏州建造工厂并在上海开始牛奶和酸奶的生产销售,明治在中国已经深耕30余载,业务不断扩展。现在,中国已经是明治最重要的海外市场。
“中国拥有众多人口,GDP也稳步增长,在中国政府共同富裕政策之下,人民的生活和消费水平不断提升。”松井说,“我们相信,作为明治在日本积累起来的营养健康知识、经验与工艺的结晶,我们的产品可以贴近中国消费者的健康需求,为中国消费者不断提供更加具有创新性和更高附加值的产品。”
未来,明治在中国市场的事业将会加速发展,其目标是2023年在中国市场的销售目标为其海外销售目标的近一半、至2026年在中国的销售规模比现在增长3倍以上。据松井透露,为了实现这些愿景,明治正不断扩大对中国的投资,其一是在中国同时进行三个工厂的建设,以提升生产供给能力,这些工厂将陆续于2023年和2024年启动。松井说:“我们甚至都没有在日本同时建造过三个工厂”。
其二是在广州首次尝试建设牛奶/酸奶以及巧克力饼干的复合型工厂,以强化面向中国市场的创新能力,这也是明治首次尝试建设此类工厂。此外,明治也对在中国的原料供应链进行了投资,以确保优质生牛乳的稳定供应。而进行本土产品研发的“商品开发中心”也正在上海加紧施工。
“以上这些投资的总额达到了45亿元人民币以上,我想大家可以体会到明治对于中国市场的重视。”松井说,“此次以‘新朋友’的身份首次亮相进博会,代表着明治开启了在中国市场的新阶段,进一步夯实了品牌积极投入中国健康食品领域的热情与信心。我们期盼与来自世界各地的朋友们在进博会明治展馆相识、结缘。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)