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）
探访江苏滨海海洋牧场：海上“荷花”开 搭台新牧渔******
(新春走基层)探访江苏滨海海洋牧场：海上“荷花”开 搭台新牧渔
中新网盐城1月12日电(于从文 顾名筛)在离岸几十公里的黄海上围网6万立方米水体进行海洋养殖，网箱上方建设的平台不仅有智能化养殖控制系统，还有海洋科普基地、多功能观光休闲设施……江苏滨海“陶湾一号”海洋牧场甫一问世即受关注。兔年新春前夕，中新网记者登上海洋牧场平台，感受深海智能化养殖的新奇。
海洋牧场平台与海上风电场的大风车“同框”，组成了一幅别样的风景。 谷华 摄11日上午，江苏滨海海域阳光正好，海风柔和，海鸟盘旋。记者搭乘补给船出海，穿行在海上风力发电大风车“丛林”之中，向着汪洋中的海洋牧场驶去。经过近3个小时的航行，海天之间一座白色的四方形“海上城堡”映入眼帘。陪同采访的陶湾海洋牧场负责人李益说，这就是“陶湾一号”海洋牧场智能网箱平台。
李益继续介绍，陶湾海洋牧场是由滨海县农旅集团投资建设的集海洋养殖、海洋科研、海洋观光休闲于一体的现代渔业综合体，项目分三期建设，目前已完成一期建设，投资4.2亿元建成多功能综合平台、人工鱼礁及其附属配套设施，2023年底完成二期建设，2025年底完成三期建设，届时将成为盐城市首个国家级海洋牧场示范区、东部地区全品类优质水产品供应基地、全国首个县域海洋牧场产业化示范区。
海洋牧场平台的四根圆柱间内侧围着巨型网箱。 谷华 摄登上“陶湾一号”智能网箱平台，同行人员纷纷惊叹这座“海上城堡”的宏大壮观。四根巨型圆柱和若干根斜插柱稳稳地支撑起整个平台，四根圆柱间内侧围着巨型网箱。离水面十五六米高的平台有三层，一层是养殖观察环道和投饵管道，二层是智能集控室、污水处理室、电气设备间、应急发电机室等功能室，还有科普馆、会议室、客房、餐厅等配套区，顶层是观光平台和一个直升机停机坪。借助无人机从空中俯瞰，整个平台犹如一朵荷花盛开在大海中。
“养殖网箱水体有6万立方米，最多可养殖50万尾到60万尾深海鱼，日前刚试投放5万尾黑鲪鱼苗，养殖8个月左右即可上市。”带领记者参观的平台工作人员姜亚雷是名退役军人，他对这个海洋智能养殖平台充满自豪感。他说，更重要的是，在平台四周约9700亩的水域投放了34000空方的人工鱼礁，这些人工鱼礁上面有各式各样的孔洞，有利于海藻等海洋微生物附着，为鱼类提供繁殖、避敌、索饵、嬉戏的场所，这对改善海洋生态环境将起到重要作用。
工作人员操控智能设备，对海洋牧场进行全方位日常监测。 谷华 摄在海洋智能养殖平台的智能集控室里，摆放着各式智能设备，十几台电脑屏幕上，有的显示各种数据，有的显示监控画面。负责这里工作的是24岁小伙子顾硕，大学毕业后在中交一航局工作，得知家乡建起海洋牧场后，回来参与这项事业。他告诉记者，智能集控室是海洋牧场的“大脑中枢”，从海洋环境监测、安全控制、内外联络到灯光控制、鱼料投放，都能在集控中实现。他指着面前的一块屏幕说，当前海水温度、盐度、PH值、叶绿素、溶解氧浓度等数据一目了然，点击查看历史数据，可见这些数据在日、周、月之间的数据变化曲线。
“由于是智能操控，海洋牧场日常运行只需要4人，15天到20天轮换一次。”李益说，他们每个人都是业务的多面手，发电、放养、数据分析等各种业务都能熟练操作。
工作人员乘小艇下水检查网箱。 谷华 摄值得一提的是，“陶湾一号”海洋牧场平台日常运行和生活用电都来自平台上安装的风能和太阳能发电设备，同时建有海水净化和污水处理系统，生产生活垃圾定期运回陆地处理，运行真正实现绿色生态无污染。
“将来，‘陶湾一号’海洋牧场除了正常的网箱养殖功能外，还将提供科普培训、垂钓潜水、商务会议、休闲观光、婚庆典礼及特色餐饮等服务项目，成为真正的现代海洋产业基地。”李益说。
海洋牧场平台建有海水净化和污水处理系统。 谷华 摄“建设海洋牧场既是科学的生态修复手段，也是现代的渔业生产方式，更是创新的渔业产业形态。”滨海县农旅集团董事长吕海军表示，今后，将全力抢占生态渔业示范发展的制高点，实施“海洋牧场+”融合发展战略，拓展更多的海洋牧场，打造“蓝色粮仓”。
下午4点40分，记者告别“陶湾一号”海洋牧场的值守人员，他们将在这里度过兔年春节。乘船离开的那一刻，回首望去，这座荷花型的“海中城堡”与周边海上风电场林立的大风车“同框”，组成了这片广袤海域上的别样风景。(完)
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