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)
焦点访谈丨向创新要发展——新时代 新征程 新伟业******
党的二十大报告指出,我们要坚持以推动高质量发展为主题,推动经济实现质的有效提升和量的合理增长。企业是推动高质量发展的关键之一。近日,记者在调研采访中了解到,无论是国有企业还是民营企业,都在从实际出发,在创新上下功夫,不断提高企业的核心竞争力,在推进高质量发展中贡献着自己的力量。
记者来到大庆油田这一天,正赶上寒潮来临的第一天,室外气温零下15度。
大庆油田第一采油厂第二作业区经理 张向东:当时开采初期油多水少,到了目前油少水多,每采出100吨液量当中有96吨是水,4吨是油,相当于在水中捞油,拿油的难度越来越困难。
大庆油田已经开采了63年。几代大庆人凭借着铁人精神、大庆精神,一举甩掉了中国“贫油”的帽子,成为全国工业企业学习的榜样。到2022年10月,大庆已经累计生产原油超过24亿吨,占国内陆地同期原油总产量的40%。党的二十大报告指出,要坚持以推动高质量发展为主题,推动国有企业做强做优做大。
大庆油田总经理 党委副书记 张赫:高质量发展对于大庆油田来说,其中首要的就是高质量原油稳产,在已经高强度开发63年的基础上,我们要实现原油3000万吨高质量稳产难度更大。
原油越采越少,要想仍然保持高产稳产,困难越来越多。记者旁听了第二作业区的晨会。采油一厂第二作业区有17个基层班队,管理维护着2911口油水井,分布在30平方公里土地上。记者注意到,每天的晨会就是发现问题,第一时间解决问题,把责任落实到每一个人身上,确保每一口油水井没有故障、没有跑冒滴漏、运行正常。
室外很冷,记者在寒风里站一会儿就得不停跺跺脚。寒冷天气下作业,人可能冻坏,设备也会冻坏。晨会后,工人们就要顶着严寒对油井进行维护。
大庆油田第一采油厂第二作业区经理 张向东:我们的油水井的管理难度特别大,就像人的体检一样,发现问题及时采取维护作业,如果停产之后,我们的产量任务就无从谈起。
高质量稳产,不仅要产业工人们继续发扬铁人精神的干劲,也要不断依靠科技创新来支撑。党的二十大报告指出,要加快实施创新驱动发展战略,强化企业科技创新主体地位。面对原油越采越少的局面,十八大以来,大庆油田创造的陆相油田开发水平已经达到世界领先,水驱、聚驱、复合驱等核心技术的运用,使主力油田采收率比世界同类油田高出10到15个百分点。
复合驱技术是大庆油田正在试验和采用的自主创新型技术。截至2022年10月,已经累计从石头缝里“洗”出原油4833万吨,年产量连续6年超过400万吨。
大庆油田总经理 党委副书记 张赫:比如说二氧化碳,在别人看来是废气,但是我们通过创新,把废气变成了宝贝,把原本排向空中的二氧化碳埋进地下,把石油驱出来。我们目前已经累计埋存二氧化碳近200万吨,靠二氧化碳驱油累计已经产油80余万吨。
可是资源总有耗尽的那一天,该怎么办呢?寒潮持续影响着松辽平原,记者来到大庆油田的第三天,气温已经降到零下21℃,还伴随着5级风。大庆是一个百湖之城,有很多的泡泽,记者看到,在封冻的水泡子上,已经建设了一批水面光伏。
学习贯彻党的二十大精神,大庆油田提出要在“十四五”期间,实现“一稳三增”。在稳定国内原油高质量稳产基础上,要实现天然气、页岩油气等非常规油气资源,地热和风、光等新能源的高质量增产,清洁能源替代率达到20%以上。要想达到这一目标,仍然需要不断地创新驱动来实现。
大庆油田总经理 党委副书记 张赫:我们相信,资源有限科技无限,全力推动实现高水平的科技自立自强,为国家端稳端牢能源饭碗贡献大庆油田的力量。
中国国际经济交流中心首席研究员 张燕生:从国家高质量发展的角度来讲,粮食的安全、能源的安全、大宗商品的安全,这些安全都是中国的生命线。国企和央企在这个方面是负有重要的责任,是中华复兴战略全局,对科技、产业、现代金融提出了更高的要求。
企业是社会经济发展和创新驱动的重要力量。二十大报告不仅提出,要推动国有企业做强做优做大。同时,也提出要优化民营企业发展环境,促进民营经济发展壮大,这就给民营企业的未来发展吃了定心丸。
记者来到小米集团的时候,手机相机部总经理易彦正在上海通过视频与北京研发团队进行课题研究。过几天是新品手机发布会,相机部团队还在认真研究着相机功能的优化问题。
民企的发展壮大,同样离不开创新驱动。易彦是党的二十大代表,在手机相机领域,已经是14项发明专利发明人或共同发明人。几年来,她所领导的相机部从原先零散的几个部门发展成具备完整体系架构、远景规划和系统级技术储备能力的高科技部门,使相机成为手机的核心竞争力之一。
冬日的夜晚,记者看到,小米办公楼不少的窗户还亮着灯。白天与易彦进行了沟通,夜晚,相机部的夜枭团队还在做着测试工作。
经过与工程师长时间的了解,记者大概知道了他们在做什么。按下快门,一张照片在不到3秒的时间里,要经过去噪、提亮、细节增强、色彩还原、对齐等等十几项环节的计算,这背后,每一个环节都要依靠不同的AI算法,最终展示出一张细节清晰、颜色真实、画面干净的夜景照片。
小米集团高级算法工程师 夜枭算法研发负责人 冯超禹:夜枭算法,不光可以应用到手机拍照领域,还可以应用到自动驾驶,或者监控领域,在夜景下可以将画面处理得更清晰。
去年,在全球智能手机出货量普遍下滑情况下,小米全球智能手机市场份额连续两个季度实现环比提升,在全球55个国家和地区排名前三,欧洲地区排名第二。
小米集团党委书记 高级副总裁 曾学忠:科技创新是我们企业生存发展的基础,也是我们安身立命长远发展的资源,所以我们的高质量发展都是靠着科技创新。在咱们国家这次二十大特别强调的智能制造方面,我们构建了行业一流的灯塔工厂,探索高质量高效率发展,把技术为本、技术创新作为企业发展的源动力和推进器。
一款人形机器人,在2022年8月已经有过正式亮相。它身高177cm,体重52kg,能感知45种人类语义情绪,自主行走。现在,工程师们正在进一步优化拟人化的仿生功能,让它变得更聪明、更灵活。
二十大报告提出,强化企业科技创新主体地位,发挥科技型骨干企业引领支撑作用。一个面向未来的企业,不仅要在现有产品上始终具备核心竞争力,在未来领域也要不断探索和深耕。
实体经济是社会经济发展的基础。坚持推动高质量发展,是新时代的主题。记者走进一家家企业看到,扎实干事创业、积极创新发展,实体经济正在焕发着新活力。
核电技术已经列为我国进入创新型国家行列的重大成果之一,中核集团持续加大技术创新力度,不仅利用核能发电,还利用核能供热,可以为企业节约天然气,减少二氧化碳排放,经济账可观,环保账更亮眼。
在海南三亚西南200公里外的深海海域,我国首个自营超深水大气田“深海一号”二期工程正准备开钻,中海油正在集聚重大油气工程的技术力量,做最后的攻关。
特殊钢是制造业高质量发展的基石之一,中信泰富特钢集团潜心研发,成功生产出直径1200毫米连铸圆坯,刷新了最大规格的世界纪录,正在稳步推进大飞机、高铁、风电等领域的应用。
推动高质量发展,企业责无旁贷。习近平总书记指出,高质量发展要靠创新。我们看到,有的企业在不断挖掘潜力,寻找新的增长点;有的企业不断优化产品,出新出彩;有的不断探索前沿技术,引领行业发展。党的二十大报告指出,要强化企业科技创新主体地位。在国家一系列政策的推动下,在企业持续的努力下,中国的企业一定会在推进高质量发展中展现新作为。(央视新闻客户端)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |