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)
20载,接力描绘乡村振兴新答卷******
连绵起伏的桑园,碧波荡漾的竹海,一盏盏路灯照亮村庄,一幅幅彩绘寄托乡情,一条条道路不再泥泞,一个个产业强村富农,一户户家庭日子越过越好……看着自己家乡日新月异的变化,说起广西教育厅的帮扶支持,广西忻城县六纳村村民黄秀葵的嘴角扬起了幸福,脸上充满了感恩。
从2003年到2023年,广西教育厅驻忻城县工作队是这里变化的见证者、参与者和建设者,20年如一日,先后有15名工作队长、68名驻村第一书记和工作队员忙碌在乡村大地。这支“永远不走”的驻村工作队”以实干为笔、初心为墨,描绘着乡村振兴的崭新答卷,在一批又一批薪火相传中,让昔日落后的小山村蝶变成产业兴、村貌美、农民富的幸福园。
发挥优势 教育协同助力乡村振兴
红渡镇马蹄小学始建于1926年,是一所百年老校,2010年因学校布局调整取消四至六年级,周边的学生们需要到十几公里外中心校就读。就近入学难成为马蹄村群众的难题,在教育厅派驻马蹄村三任驻村第一书记和驻村队员和当地政府的努力支持下,马蹄小学恢复完全小学,重建新校园。
如今的马蹄小学“壮”民族文化办学特色鲜明,解决周边200多名学生读书,成为广西民族文化教育示范学校、唯一一所村级壮汉双语学校和乡村少年宫学校。
2021年以来,在广西教育厅的支持下,工作队聚焦村幼儿园、小学软硬件不足难题,先后争取650余万元完成上浪村、板内村幼儿园建设和板内小学升级改造。邀请多名专家到7个定点帮扶村对乡村学校内涵建设问诊把脉,帮助村小和幼儿园制定“一校一案”。
同时,建立“优质校—村小”结对帮扶,争取广西幼师实验幼儿园等结对帮扶古蓬镇中心幼儿园和板内、上浪幼儿园,联系山东省济南市民生大街小学、南宁市滨湖小学等结对帮扶红渡镇六蝶小学、马蹄小学、古蓬镇板内小学,并以实地授课、视频备课、线上教研等形式开展帮扶,先后开展送教下乡、线上教研等活动30余次。邀请多所高校师生500多人到县特殊教育学校和7个定点帮扶村进行支农、支教、支医活动。
同时,驻村工作队发挥村集体经济产业反哺效益,出台5个《村级励志奖学金评定和管理办法》,设立中高考励志奖学金,每年拿出村集体经济部分收益奖励本村考上本科院校和重点高中的学子。累计已为27名考取本科院校、5名考取重点高中的学子颁发荣誉证书,发放励志奖学金7万元。
注重“造血” 特色产业激发集体活力
2021年以来,为进一步壮大村集体经济,扩宽村民收入来源,工作队纷纷拿出“绝招”培育新产业,变“输血”为“造血”激发内生动力。
板内村第一书记刘伟上任后,制定村级林下中草药三年发展规划,对接大型制药厂、签订中草药保价收购协议,将中草药种植种类从单一的草珊瑚扩展到金钱草、枇杷叶等,种植规模从2020年的100亩扩大到300亩,每年可提供季节性就业岗位30余个,带动村民增收9万余元,增加村集体收入15万元。同时,争取到总投资1000余万元的板内村中草药加工厂建设。2022年,板内村集体经济收入从2020年的20万元增长到80余万元,翻了近两番。板内村林下经济发展经验还在龙球村进行了推广。
六纳村、上浪村聚焦标准化桑蚕培育示范基地建设,坚持“党组织引领+龙头企业带动+合作社联结+高校技术支持+农户分养”的产业合作模式,形成小蚕在基地共育、大蚕分发到农户分散饲养的生产链。2021年,两村先后完成300平标准化蚕房扩建和100亩标准化桑园建设,育蚕基地提质扩面后,为蚕农带来1500余万元的收入,惠及3500户次,户均增收4000元以上。
六纳村联合龙头企业在村内组织实施标准化养蚕“整屯推进”和“家庭农场”试点。“整屯推进”试点饲养优质四龄蚕成活率达到99.4%,“家庭农场”试点以家庭为单位深度挖掘养蚕增收潜能,为返乡农民工创业探索新的路径,仅2022年上半年已售茧7批,创收11万元,人均收入超过5.5万元。
上浪桑蚕基地为农民提供了就近务工岗位,吸纳育蚕工33人,人均月收入5000元以上;吸纳桑园护理和桑叶采摘季节工150人,人均月收入2000-3500元,实现经济效益、社会效益和生态效益同步发展。
“线下展销+线上直播”销售模式助农带农。2022年以来,教育厅驻村工作队先后开展电商培训学习30人次,举办“土司忻风味·公益助忻农”农产品直播带货专场,由六纳村第一书记王超和上浪村驻村队员唐静担任主播,推广特色农产品,完成订单400多单,销售额达2.3万元。
雷洞村成立专业合作社,开设特色农产品微店,通过“线上直播带货+线下采购平台”的模式销售土蜂蜜等农产品超15万元。
六蝶村建成乡村振兴特色农产品展销厅,并配套建设电商培训室和直播带货室,免费为村民提供电商培训和直播带货设备、场地,2022年9月试营业以来,销售额已达10万余元。
此外,马蹄村、雷洞村主动对接广西林科院、柳州螺蛳粉原材料生产企业,2022年建成250亩螺蛳粉原料竹笋种植基地,进入丰产期可为两村集体经济增收近40万元。
实干为民 乡村治理取得新成效
近年来,教育厅驻村工作队先后争取到教育厅及各级2700万余元资金用于补齐7个定点帮扶村基础设施短板,先后实施4个惠民饮水工程、完成2530米屯级道路硬化、建设600米危险路段护栏、修建3200米排水渠、实现7个村太阳能路灯全覆盖和村屯绿化、气排球和羽毛球活动场地提质升级,让群众有更多、更直接、更实在的获得感、幸福感、安全感。
2021年,马蹄村出台《马蹄村文明屯和优秀屯干评选管理办法》,每年评选出3个文明屯,并优先给予配套资金支持。每年年初举行颁奖典礼,为文明屯及优秀屯干颁发荣誉证书,并利用村“两委”办公经费结余对优秀屯干进行物质奖励,充分调动各自然屯村民及屯级干部参加志愿服务活动。
雷洞村挖掘红色资源,传承红色革命精神,开展“讲卫生·雷洞美”卫生评比活动,投入2.25万元支持获奖屯配置垃圾清运车。
六纳村、马蹄村开设“法治乡村大讲堂”之《民法典》《家庭教育促进法》《党内法规》等专题宣讲,开展“法治进行校园”活动和“文明守法”示范户评选等一系列法治宣传教育活动,捐赠、购买发放《民法典》等近1500余册法治书籍、宣传册及其它普法材料。2022年六纳村获评“全国民主法治示范村(社区)”。雷洞村制定并宣讲村规民约“三字经”,发挥乡规民约等“软法”在乡村治理中的功能,成功入选来宾市首届“十佳村规民约”。(通讯员王现彬光明日报全媒体记者周仕兴)