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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）

夯实粮食安全根基******

　　光明日报记者 陈晨

　　寒冬时节，山东省东营市东营区文汇街道王营村党群服务中心“党员驿站”一点儿也不冷清。因为要连线省农科院水稻专家，种植户们早早聚在这里。“今年，我们合作社的水稻要扩种700亩，得选好品种、用好技术种好粮，打响黄河口品牌，保证粮食稳产高产。”刚结束视频连线，东营区慧智农业专业合作社理事长王龙义信心十足地告诉记者。

　　在王营水稻种植基地，良种、良法、良机与良田有机结合，生产实现全程机械化。今年，合作社计划“小田变大田”，通过除埂、填沟，增加可耕种的土地面积，吸引更多种植能手投入水稻种植，加快新品种、新技术推广应用，努力提高粮食产量和种粮收益。

　　悠悠万事，吃饭为大。国家统计局公布的数据显示，2022年，全国粮食总产量达13730.6亿斤，比上年增加73.6亿斤，增长0.5%，连续8年站稳1.3万亿斤台阶。近日召开的中央经济工作会议和中央农村工作会议都提出，实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动。

　　“食为政首，粮安天下。我们要从继续推进高标准农田改造、扩大良种覆盖等方面综合施策，落实落细各项惠农措施。”文汇街道党工委书记隋长杰说，要把实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动融入到乡村振兴中，发挥好党支部领办合作社的引领示范作用，不断挖掘粮食增产潜力，更好地保障粮食安全。

　　【专家点评】

　　农业农村部农村经济研究中心主任金文成：

　　粮食安全是“国之大者”。2015年以来我国粮食产量连续8年稳定在1.3万亿斤以上。在国内资源、生态条件约束趋紧的背景下，粮食高位增产的难度越来越大。而随着我国城乡居民食物消费结构升级，粮食供需总量和结构性矛盾凸显。此外，当今世界处于百年未有之大变局，保障我国粮食安全刻不容缓。“实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动”，是牢牢把握粮食安全主动权、确保粮食和重要农产品供给的重大战略安排，是我国实现中华民族伟大复兴、增强应对世界百年未有之大变局的底气所在。

　　提高粮食产能，必须以“提地力”为基础，抓住“科技增产”这个关键，把提高农业综合生产能力作为重大任务，全面落实藏粮于地、藏粮于技战略。一要保住耕地数量。落实耕地保护党政同责，严守18亿亩耕地红线，强化耕地非农用途管制，强化农业用途管控，落实好耕地利用优先序，确保耕地用于种粮的数量。二要提升耕地质量。下大气力加强耕地质量建设，大规模开展农田水利建设，大规模开展高标准农田建设，将永久基本农田全部建成高标准农田，全面增强农业抗灾减灾能力，实现粮食稳产高产。三要着力提高单产。在增产和减损上两头发力。深入实施种业振兴行动，打好种业翻身仗，突破种质创新、新品种选育、高效繁育等关键环节的核心技术，尽快培育一批具有重大应用前景和自主知识产权的突破性粮食优良品种。全面提高农机作业水平，促进良种良田良法配套、农机农艺农技融合，减少农机作业粮食损失；强化病虫害预测预报和统防统治，减少病虫害导致的粮食损失。稳步推进农业规模经营，大力发展以生产托管为主的农业专业化社会化服务，促进粮食生产节本增效增产提质。四要切实强化激励。着力调动和提升“两个积极性”。完善粮食主产区利益补偿机制，全面落实粮食安全党政同责，调动主产区抓粮积极性，让主产区抓粮经济上得实惠、政治上有待遇，多种粮、多打粮、多卖粮。健全种粮农民收益保障机制，构建价格、补贴、保险“三位一体”的扶持政策体系，调动农民种粮积极性，让农民种粮不吃亏，能获利、多得利。

　　《光明日报》（ 2023年01月05日 15版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）