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)
扩大国内需求 推动消费动能持续恢复******
【财经论语】
作者:依绍华(中国社会科学院财经战略研究院市场流通与消费研究室主任)
近日召开的中央经济工作会议为新一年经济工作提出明确部署,也为扎实推进中国式现代化规划实施路径。
扩大内需战略与我国经济发展实际紧密相关。事实上,内需也是保证中国经济持续稳定增长的关键要素。2021年内需对经济增长的贡献率达79.1%,较上年提高4.4个百分点。随着我国经济进入工业化中后期,经济总量达到世界第二,在稳定出口的同时,将扩大内需作为中国经济增长的重要动力成为必然选择。历史经验证明,内需和外需在一国不同经济发展阶段发挥的作用不同。一般情况下,外需拉动在一国经济起飞阶段发挥巨大作用。经济繁荣程度达到一定水平后,内需将在经济发展中发挥更大作用。我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,服从并服务于高质量发展,理应成为新时代扩大内需的基本遵循。
消费作为内需的重要组成部分,对经济增长的拉动作用不断凸显。自2013年开始,消费对经济增长贡献率超过投资贡献率,2019年最终消费支出对GDP增长贡献率为57.8%,高于资本形成总额26.6个百分点;2021年最终消费支出对经济增长贡献率为65.4%,拉动GDP增长5.3个百分点,已成为我国增强经济增长内生动力的主引擎,在扩大内需战略中具有重要地位。
为有效促进消费增长、推动消费持续恢复,需要进一步缩小收入差距增强消费信心。一是逐步提高城镇低收入户最低生活保障,加大对农村特定地区低收入者的帮扶力度,健全社会“托底”机制,在初次分配与再分配中向低收入人群倾斜,推动低收入群体收入稳定增长;建立健全工资性收入随企业利润增长动态调整机制,扩大中等收入群体。依法保护居民合法经营收入,有序以个人所得税等税制体系调节过高收入,发挥再分配调节机制的作用,缩小居民收入差距。二是促进农民收入稳定增长。引导农村地区以资源禀赋为依托经营特色产业,推动规模化、集约化、差异化发展与产业链条延伸,稳步提升农村居民经营性收入。支持建立商务领域农民工就业服务平台,在农村地区建设养老、托幼、家政等生活服务业技能培训基地,增加中低收入农民的可支配收入。
发挥流通环节吸纳就业功能。支持微商、电商、网络直播、知识分享等平台发展,以微经济实现兼职就业和副业创业,形成灵活多样的个体经济就业池,引导用工外包服务等平台规范发展,多渠道增加就业。支持小店发展,鼓励小店市场主体实施专业化、差异化、特色化发展,打造“小而美”精品品牌。引导线上线下创业平台优化服务质量并减免服务费用,优化证照办理等政务服务,降低小店的线上线下创业成本,激发各类主体创新动力和创造活力。
优化新型消费供给,培育新型消费领域,优化免税政策体系,支持发展免税零售,引导免税零售企业实施差异化、多元化经营,构建良性竞争格局,有序增设免税城市和门店,拓宽免税消费空间。推动制造业与流通领域跨界融合,支持零售与批发领域的龙头企业开展供应链逆向整合,建设柔性化供应链,实现个性化、多元化、定制化供给。优化发展与享受型服务消费供给,大力发展文娱、旅游、体育等服务消费产业,鼓励服务内容、业态与模式创新,推动服务消费场所的数字化、智慧化改造升级,丰富购物中心等消费场所运动、康养、餐饮等业态配置,构建满足多元消费需求的一站式体验消费场景。
双向推进多层次城市消费体系和县域商业体系建设。首先要高质量培育国际消费中心城市,优化城市核心消费商圈布局。推动集聚国内外优质消费资源,促进商圈内不同经营模式和业态优势互补、信息互联互通,增强场景化、立体化、智能化展示功能,形成一批具有国际影响力的步行街、商业街、购物中心等地标式场所。其次要完善社区便民商业网点。推动补建和提升基本便民商业网点覆盖率,鼓励品牌连锁便利店业态发展,支持搭载多元生活服务功能,提升社区便民服务质量。再次要培育县域领先商贸流通主体,完善商业网点业态配置。加快县城综合商贸服务中心改造升级,鼓励供销社、邮政等创新发展,依托点多面广的网络优势完善农村商贸流通综合服务水平,支持电商平台、供应链综合服务企业等赋能农村传统商业网点,以数字化技术、供应链管理等助推提质增效,发展新型品牌连锁业态。
1至11月份,全国规模以上工业增加值同比增长3.8%,高技术制造业增加值同比增长8.0%。
今年全国粮食总产量达到13731亿斤,比上年增加73.6亿斤,增长0.5%,连续8年稳定在1.3万亿斤以上。
1至11月份,全国固定资产投资(不含农户)520043亿元,同比增长5.3%。高技术产业投资增长19.9%。
(刘坤整理)
《光明日报》( 2022年12月22日 15版)