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)
2023共建“一带一路”:十年征程再出发******
作者:刘倩(北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员、北京师范大学一带一路学院副院长)马鑫(北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员、北京市社会科学院国际问题研究所助理研究员)
今年是共建“一带一路”倡议提出十周年。共建“一带一路”是习近平主席提出的一项重大国际合作倡议,是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分,是推动构建人类命运共同体的重要实践平台。党的二十大报告指出,“共建‘一带一路’成为深受欢迎的国际公共产品和国际合作平台”,并提出了“推动共建‘一带一路’高质量发展”的要求。共建“一带一路”倡议提出以来,始终坚持共商共建共享原则,以高标准、可持续、惠民生为目标,聚焦重点领域、重点地区、重点项目,持续推进民生工程、民心工程,为推动构建人类命运共同体、畅通国内国际双循环提供了有力支撑和强劲动力。
“一带一路”建设成就显著
推动共建国家“联通”水平持续提升。习近平总书记在出席第三次“一带一路”建设座谈会时强调,把基础设施“硬联通”作为重要方向,把规则标准“软联通”作为重要支撑,把同共建国家人民“心联通”作为重要基础。2022年,在推动共建国家基础设施互联互通方面,“一带一路”建设可谓硕果累累。雅万高铁作为东盟第一条高速铁路试验运行,柬埔寨第一条高速公路正式通车;2022年前11个月,西部陆海新通道铁海联运班列同比增长18.9%,中欧班列开行数量和发送货物标箱分别同比增长10%和11%以上。同时,中国积极推进共建“一带一路”国家标准领域对接合作,已有超过三分之一“一带一路”沿线国家和地区在建重点基础设施项目采用中国标准,中国行业或企业在全球市场主导能力显著提升。
引领中国“开放”能力不断增强。高水平对外开放是实现高质量发展的必由之路。共建“一带一路”是中国扩大开放的重大战略举措和经济外交的顶层设计,是构建双循环新发展格局的重要抓手,对实现更高水平对外开放具有重要推动和引领作用。2022年1至10月,中国企业在“一带一路”沿线国家非金融类直接投资1147亿元人民币,同比增长9.7%;2022年,区域全面经济伙伴关系协定(RCEP)和中国-柬埔寨自贸协定正式生效,累计与32个共建国家和地区签署经认证的经营者(AEO)互认协议,贸易投资自由化便利化水平持续提升;中国“一带一路”合作伙伴不断增多,关系日益巩固,正在稳步形成更大范围、更宽领域、更深层次的对外开放新格局。
带动全球国际合作“范式”效应日益凸显。“一带一路”倡议提出近十年来,中国经验在全球范围内产生广泛影响。“一带一路”建设秉持共商共建共享原则,坚持开放、绿色、廉洁理念,努力实现高标准、可持续、惠民生目标,已经成为深受欢迎的国际公共产品和国际合作平台。截至2021年底,中国企业在共建国家建设的境外经贸合作园区累计投资超过430亿美元,为当地创造了34万多个就业岗位;截至2022年8月底,中国与“一带一路”沿线国家货物贸易额累计约12万亿美元。共建“一带一路”作为一种秉持开放包容、互利共赢理念的可持续性国际合作新范式,日益展现出强大韧性和活力,必将为全球发展贡献更多持久动能。
“一带一路”建设的新要求
2023年,大国竞争博弈加速升级,多重冲击对全球经济造成压力,世界经济增速将进一步放缓,发达经济体与新兴经济体增长前景日趋分化,全球治理面临新的挑战。客观形势对“一带一路”建设提出了新的期待和要求。
共建“一带一路”应与构建双循环新发展格局紧密结合。自党的十九届五中全会提出“加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”重大战略部署以来,“一带一路”建设统筹推进东西部对外开放,实施自贸区战略,为推动双循环下经济高质量发展作出了重要贡献。双循环具有对更深层次改革、更高层次开放和更高质量发展的内在追求,这与共建“一带一路”的要求和目标高度契合。共建“一带一路”一方面带动了国内商品和要素的市场流通;另一方面打通了国内外商品、要素大市场,优化配置国内国外各种资源,让国内外市场和资源互为促进、互利共赢,共同创造价值。今后,要不断优化营商环境,建立双循环支撑通道,通过良好的营商环境促进各类资源与要素在国内国际两个市场快速流动和优化配置,推动各经济运行环节更加有效衔接;要鼓励更多中国企业走出去,积极布局国内国际两个市场;要不断优化内外联通的区域布局,巩固东部沿海地区开放先导地位,提高中西部和东北地区开放水平,加快建设西部陆海新通道,构建陆海内外联动、东西双向互济的开放新格局,促进区域经济一体化,助力全球经济复苏。
着力以“一带一路”带动高水平制度型对外开放。党的二十大报告强调,要“推进高水平对外开放”,“稳步扩大规则、规制、管理、标准等制度型开放”。顺应经济全球化趋势,推动高水平制度型开放,是推进高水平对外开放的出发点和落脚点,共建“一带一路”恰恰是实现更高水平对外开放的重要契机、平台和抓手。高水平制度型开放意味着开放的重点将由货物贸易转向服务贸易,从以商品和要素自由流动为主的开放向规则导向的制度开放转变。同时,为适应高标准国际经贸规则,开放措施要从单纯关税减免向规则、标准等领域延伸。这就要求在共建“一带一路”过程中,要坚持“走出去”和“引进来”并重,扩大外资市场准入;要通过自贸试验区开展高标准国际经贸规则实践,努力在一些行业率先尝试对接国际贸易规则,打造制度创新和开放窗口;要突出企业主体地位,通过制度型开放扩大对全球多边规则框架的影响力,积极参与并推进世界多边贸易体制改革,掌握与自身地位相适应的话语权。
推进高质量共建“一带一路”要聚焦重点。2023年,世界动荡仍将持续。推进高质量共建“一带一路”,关键在于优化发展路径,持续深入推进重点领域、重点地区、重点项目开展。在重点领域,要大力推动“数字丝绸之路”建设,推进智能制造产业发展,通过新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,构建数字合作平台,缩小数字鸿沟,使数字经济成果普惠于民;要大力推动“绿色丝绸之路”建设,聚焦绿色能源、绿色基建、绿色金融等重点领域,推进多边合作机制对接,持续推进“一带一路”生态环保国际合作;要大力推动“健康丝绸之路”建设,把中国在抗疫合作、疫苗研发、救治方法等方面的成功经验在“一带一路”沿线推广,落实疫苗无偿援助承诺,为“心联通”奠定更加坚实的民意基础。在重点区域,要通过实施自贸区和自由港项目建设,推进区域经济一体化和次区域经济发展。在重点项目,要聚焦民生工程,改善民生福祉,提升共建国家民众的获得感和幸福感,通过深化“一带一路”合作提高当地居民的满意度,与有关国家实现在全球治理领域的互利共赢。
中国推动共建“一带一路”的实践表明,中国始终是世界和平的建设者、全球发展的贡献者、国际秩序的维护者、公共产品的提供者。2023年,共建“一带一路”必将在开展更大范围、更高水平、更深层次国际合作的生动实践中开启新征程。中国将继续以自身新发展为世界提供新机遇,为推动构建人类命运共同体增添新动能。
《光明日报》( 2023年01月11日 12版)