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)
东西问丨盖志毅:中国治理库布其沙漠,为何令世界刮目相看?******
中新社呼和浩特12月31日电 题:中国治理库布其沙漠,为何令世界刮目相看?
——专访经济学家、内蒙古政协农牧委员会副主任盖志毅
中新社记者 李爱平
经济学家盖志毅,在其学术生涯中用了很大精力研读库布其沙漠,对于库布其沙漠的历史与现状,他能信手拈来。
甚至日前库布其沙漠新能源基地项目在内蒙古鄂尔多斯市正式开工建设,他都会与记者第一时间分享。
据官方媒体报道,这是在沙漠、戈壁、荒漠地区开发建设的全球最大规模风电光伏基地项目,也是中国首个开工建设的千万千瓦级新能源大基地项目。
盖志毅在接受中新社“东西问”专访时提到,关于库布其沙漠的治理,正一次次让世界惊叹,一次次令世界刮目相看。
现将访谈实录摘要如下:
中新社记者:请您谈谈库布其沙漠的概况。
盖志毅:库布其沙漠地处内蒙古自治区鄂尔多斯市北部、黄河南岸,西、北、东三面为黄河环绕。西起巴彦高勒对岸,东至托克托对岸。库布其沙漠像一条黄龙横卧在鄂尔多斯高原北部、黄河南岸,横跨杭锦旗、达拉特旗和准格尔旗部分地区,东西长约360公里,南北宽约40公里,形态以沙丘链和格状沙丘为主。总面积约1.86万平方公里,是中国第七大沙漠,也是距北京最近的沙漠,直线距离仅800多公里,被称为“悬在首都上空的一盆沙”。
中新社记者:近年来,库布其沙漠治理主要取得哪些成就?
盖志毅:无需回溯太多年,仅以近十年为例,就可看到库布其沙漠的世界影响力。
2012年6月,库布其沙漠生态文明被列为联合国“里约+20”峰会重要成果向世界推广。
2013年9月23日,在《联合国防治荒漠化公约》第十一次缔约方大会上,“中国库布其治沙案例”被选定为官方宣传片,向190多个国家的3000多位代表循环播放。
2014年4月22日,在第45个“世界地球日”,库布其沙漠生态治理区被联合国环境规划署确立为全球沙漠“生态经济示范区”,并将其作为全球首个荒漠化地区生态系统的研究对象。
2015年7月,第五届库布其国际沙漠论坛召开,主题为“沙漠生态文明,共建丝绸之路”。大会达成十四项共识,并为通过的《2015后生态文明建设愿景和合作框架》《全球荒漠化治理库布其行动计划》两个成果文件提供了智慧支持。
在2015年12月1日的联合国巴黎气候大会上,《中国库布其生态财富创造模式和成果报告》中有这样几组数字:价值4600多亿元人民币的生态财富,10万多当地农牧民从中受益,其中很大一部分已脱贫致富,为100余万人(次)创造就业机会。
联合国环境规划署在巴黎气候大会上向世界发布了《中国库布其生态财富创造模式和成果报告》,认定“库布其沙漠生态财富创造模式”走出了一条立足中国、造福世界的沙漠综合治理道路。
2017年,《联合国防治荒漠化公约》第十三次缔约方大会在鄂尔多斯市召开,库布其作为中国防沙治沙的成功实践被写入190多个国家代表共同起草的宣言,成为全球防治荒漠化典范。
2018年,中宣部将库布其沙漠治理作为生态文明建设重大典型,中央和地方主流媒体进行了集中报道,向全国乃至世界全景呈现了库布其大漠变绿洲的奇迹。官方认为,“库布其沙漠治理为国际社会治理环境生态、落实2030年议程提供了中国经验”。
事实上,库布其沙漠治理的成就为世界贡献了沙漠治理、生态修复、经济繁荣的中国经验、中国智慧,成为名副其实的中国生态品牌,被联合国确认为全球沙漠“生态经济示范区”。
库布其沙漠治理经验不仅在中国新疆、西藏、青海、甘肃、云南、贵州、河北、吉林等各大沙区成功落地,也广泛传播到埃塞俄比亚、肯尼亚、加纳等非洲沙漠国家,以及巴基斯坦、哈萨克斯坦、蒙古国等亚洲国家,显示了“库布其模式”的国际化特色。
中新社记者:您认为库布其沙漠得到世界关注的主要原因是什么?
盖志毅:最主要的是外界确实感受到了肉眼可见的变化。
库布其沙漠整体治理,创造了大漠变绿洲的奇迹,生物多样性得到明显恢复。沙漠从过去的寸草不生、飞鸟绝迹,发展到生物种类增加到530多种,出现了天鹅、野兔、胡杨等绝迹多年的野生动植物,昔日肆意流动的沙漠被绿色长龙缚住,开始静躺安卧。
过去,库布其沙漠每年向黄河岸边推进数十米,输入泥沙1.6亿吨,如今输入的泥沙减少八成。经过30多年艰辛治沙,库布其沙漠出现了几百万亩厘米级厚的土壤迹象,改良出大规模的沙漠土地,初步具备了农业耕作条件。
目前,库布其沙漠治理率达到25%,农牧民生产生活条件得到很大改善。气象资料表明,鄂尔多斯市年平均大风日数和沙尘天气次数明显减少,强度逐渐减弱,生态环境明显转好,走出了一条具有鄂尔多斯特色的荒漠化防治之路。
库布其沙漠的植被在增加,沙漠治理面积达6000多平方公里,绿化面积达3200多平方公里。
中新社记者:为什么说“库布其模式”为中国式现代化提供了非常有说服力的例证?
盖志毅:中共十八大以来,我们成功推进和拓展了中国式现代化,而在过去十年,“库布其模式”已是全球防治荒漠化的“中国样本”,为世界防治荒漠化提供了“中国方案”和“中国智慧”。这就为中国式现代化模式提供了非常有说服力的例证。
首先,“库布其模式”是中央政府、地方政府和企业三维合力的结果。
著名经济学家、复旦大学教授史正富认为,在中国,除中央政府和竞争性企业两大主体外,还存在一个经济主体,即竞争性的地方政府体系。在这三维市场体制中,中央政府的战略领导力、地方政府的发展推动力与企业的创新活力,三者有机结合,使企业均衡投资率高于常规市场经济,为超常增长提供了投资动力。
其次,“库布其模式”是中国政策连续性和久久为功的结果。
鄂尔多斯市从20世纪70年代的“林牧为主、多种经营”,80年代的“三种五小”建设,到90年代的植被建设是最大的基本建设,到新世纪以来的禁牧、休牧、划区轮牧,再到中共十八大以来的国家生态文明先行示范区建设,多年的累积效应产生了库布其模式,这与西方国家的政策大多只能产生短期效应非常不同。
再次,“库布其模式”是以基层组织为核心带动农牧民积极参与的结果。
在内蒙古杭锦旗,蒙古族女民工联队长敖特更花被称作“沙漠玫瑰”,她是道图嘎查的嘎查长,积极响应号召,在库布其沙漠中种树,绿化沙漠面积达到3万多亩;同时,敖特更花和她组建的民工联队通过政府引导和当地沙产业的带领,将库布其沙漠的治理模式推广到新疆、西藏等地。
在基层组织带领下,库布其周边的农牧民以“沙地业主、产业股东、旅游小老板、民工联队长、产业工人、生态工人、新式农牧民”的7种新身份参与治沙。积极探索“企业建基地、基地联农户、企业对协会、协会联农户”“企业建基地、农民土地入股”等多种长效机制。
总之,“库布其模式”诠释了中国式现代化道路,打破西方对现代化的唯一的解释权、话语权,提供了又一个生动例证,这是一件很有价值的事。(完)
受访者简介:
盖志毅,内蒙古政协委员、内蒙古政协农牧委员会副主任,二级教授,农业经济管理博士生导师。曾任内蒙古农业大学经济管理学院副院长、高等教育研究所所长、人文社会科学学院院长等职务。2018年任内蒙古政协委员,2019年任内蒙古政协农牧委员会副主任。2022年当选中国蒙古学会副会长。在《农业经济问题》《经济纵横》《农村经济》等刊物发表论文300余篇。出版《草原生态经济系统可持续发展研究》《文明消失的现代启悟》《富国强区之路--内蒙古实现全面小康社会研究》《制度视野下的草原生态环境保护》等10余部专著。专著《牧区政策调整--以内蒙古为例》获内蒙古自治区哲学社会科学一等奖。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 大发平台地图 |