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）

城市书屋，市民的“另一个家”******

　　【新春走基层】

　　光明日报记者 丁艳 王胜昔

　　“我很喜欢这个书屋！每次，我都会喊上几个同学一起来读书，累了就透过落地窗看看架子山的风景，或在外面的圆桌上一起讨论读书收获。有了书屋，我们的假期更充实了！”河南省信阳市羊山外国语小学六年级学生陈玥岐说。

　　记者看到，临近春节，城市书屋里坐满了前来阅读、休闲的市民。大家在这里体验到了不一样的获得感、幸福感，亲切地称它为“另一个家”。

　　陈玥岐神采飞扬地说：“我在这里已经把四大名著读了个遍。观三国烽烟，识梁山好汉，叹取经艰险，惜红楼梦断。书里神机妙算的诸葛亮、威风凛凛的武松、性格迥异的唐僧师徒等都让我难以忘怀。这个书屋环境舒适，藏书也很丰富。我和同学们都被中华传统文化的博大精深吸引。”

　　城市书屋不仅是孩子们的乐园，而且改变了周围市民的生活方式。自从有了城市书屋，大家的生活就添了一缕书香。时尚阅读室里，大爷们翻阅报纸查看各地新闻；儿童阅读室中，孩子依偎在妈妈身旁，眨巴着眼睛，听妈妈轻声讲着绘本故事……

　　书屋管理人尹秀秀经常被市民们的读书热情打动。“晚上9点，还有很多小朋友在这里阅读，看到认真的他们，我很感动，更加深刻地体会到‘美好生活看信阳’。”

　　“最是书香能致远，一屋芬芳润万家。”信阳市政协副主席、羊山新区党委书记刘璇坦言，建设城市书屋，是回应群众关切，健全公共文化服务体系，创造美好生活的生动实践。

　　据了解，除了读书品茗，城市书屋还有许多功能。书屋的社区课堂可以通过“两个更好”小程序预约，发起读书沙龙、文化交流和社区活动。书屋的商店，可以通过“两个更好”小程序链接信阳特色商家，扫码下单文创产品和本地助农产品，送货到家。

　　当地以书屋为圆心，连接更多的文化空间和群众文化活动。书屋东边的小广场是城市公共非遗空间。每个节气，都会举办热闹的市集活动，让更多人对非遗承载的中华优秀传统文化有感性的认识，让非遗融入都市人的生活。室外的儿童游乐场、休闲跑道则是小朋友放飞童心的快乐天地。

　　“有一片绿绿的大树,怀抱着小小的暖屋，屋顶有美丽的小花,站在金色阳光下。有许多暖暖的故事,都住在小小的暖屋,只要你静静去聆听,它能教会你幸福……”如歌曲《小暖屋》歌词中描绘的那般，城市书屋干净而优雅，美丽而朴实，智慧而温馨，用书香浸润着整个城市，引领着新年的新风尚。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 03版）