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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）

丰收是最好的论文 大学青年教师下田助粮食增产******

　　这个冬天，眉山职业技术学院农业教研室主任魏文武正在挑战一个新纪录。

　　夏收之后，在四川省眉山市东坡区的良田里，农户种上了萝卜、芥菜、泽泻等蔬菜和中药材，来年春天再种下水稻。一年两季的种植模式，是人们按照当地气候、土壤条件摸索出来的最优方案。

　　现在，魏文武要尝试的是“一年三季”。他领导的研究团队在12月泽泻收获前一个月左右播种小麦，来年5月收割小麦后种水稻。如果试验成功，将大大提高土地利用率，也意味着农民会有更多的收获。

　　推动粮食提质、增产、增效，是这名大学教师从教以来不懈追求的目标。特别是2018年以来，魏文武团队的一批中青年教师依托眉山市岷江现代农业示范园区，借力“一优两高”生产竞赛，推动粮食生产不断创造新纪录。

　　“一优两高”是指优质、高产、高效。眉山的这场生产竞赛由当地政府发起，行业、企业、高校、农户多方参与。眉山职业技术学院承担了生产竞赛的组织任务，魏文武担任竞赛专家组副组长。

　　这是一项贯穿全年的系统任务。魏文武介绍，除了组织竞赛外，团队教师还要负责新品种、新技术的试验、示范和推广，对种植大户开展技术培训，帮助他们解决生产过程中的技术问题。

　　每年，魏文武团队向各地种业企业征集几十、上百个新品种，在眉山市东坡区太和镇永丰村的中试基地开展试验，根据中试结果，挑选出适合当地种植的新品种，再进行更大范围的种植示范，并组织种粮大户观摩。

　　“种粮大户会根据我们的试验结果选择中意的品种。”魏文武说，在这个环节，学校团队的任务就是帮农户选种质资源。

　　农户选中新品种开始种植后，魏文武团队迎来了第二个环节的工作：技术服务。他说，新品种大面积种植过程中，团队要协助农户把技术方案贯彻下去。“这就是我们专家组存在的价值”。

　　“一优两高”竞赛吸引了很多种粮大户的参与。太和镇金光村90后种粮大户徐杰说，这个过程充满挑战性，除了产量、品质等数据指标外，大赛还会现场蒸煮米饭，由专家、农户品尝，对口感进行打分，俨然一个“比武”现场。

　　技术研究工作并不轻松。每年3月至8月水稻生产季，魏文武平均每周有两三天在基地的田里，观察水稻生长情况、收集数据等。特别是收获季节，面临繁重的测产等任务，魏文武团队有几十名师生天天在田间忙碌。

　　因为经常下田，他车子的后备厢里常年放着一双筒靴，以备不时之需。暑假在田里做试验时，团队老师和同学们都在一起，亲力亲为。

　　“热！累！”这是该学院2020级学生张昶维对今年暑假的总结。当时，四川盆地遭遇了历史上罕见的高温干旱天气，张昶维等20多名学生加入测产团队，验收今年的粮食生产成果。

　　学生们试图用抹防晒霜来抵御阳光，但发现用处不大，最后只戴了袖套，防止割伤。暑假的这段经历，让在城市里长大的王杰平感受到“每一粒粮食都来之不易”，也“对农业有了更深刻的认识”。

　　下田，是眉山职业技术学院现代农业技术专业学生的必修课。虽然专业名称里带着“现代”两个字，但魏文武认为，无论技术怎么发展，下田永远都应该是农学专业学生的“必修课”，这是他们认识农业的关键一环。

　　团队里的青年教师也在这个过程中得到了锻炼。通过组织“一优两高”生产竞赛以及接地气的研究工作，魏文武团队每年都有论文成果发表，也锻炼了包括90后青年教师在内的团队成员的科研能力。

　　近年来，魏文武团队的多项生产技术得到推广应用，累计推广面积587.20万亩，最高单产达到969公斤/亩，创造了四川平原浅丘水稻高产纪录。机插秧“基缓追速”施肥技术减少了施肥次数、施肥量，并显著提高产量，仅施肥管理一项的节本增效就超过80元/亩。

　　截至目前，通过“一优两高”水稻新品种试验，魏文武团队累计完成340余个水稻品种的多年对比试验，筛选出40个适种该区域的优质高产品种，推动区域优质水稻占比由2012年的不足12.45%增长至2021年的86.55%，解决了本区域水稻产量不高、品质不优的问题。

　　今年8月，魏文武被评为四川省农业丰收奖“先进个人”。作为来自高校的获奖者，魏文武认为，如果科研工作不融入粮食生产过程中，就谈不上学有所用。因此他更看重技术推广之后给粮食增产、农民增收带来的实际改变。

　　他说：“粮食增产、农民增收，比发表论文更令人喜悦。”

　　(中国青年报 记者 王鑫昕)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）