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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）

“反向春运”：阖家团圆就是幸福年******

　　【春运进行时】

　　“明天开始我就不点外卖了。这张小餐桌终于能放一些父母做的美食了！”今年春节前夕，已经在北京工作6年的王冰柯终于如愿让父母答应从老家云南大理来北京过年。帮父母买完机票后，王冰柯就开始打电话约保洁，“平时工作比较忙，没好好收拾过家，过年前要来一次大扫除，干干净净迎接父母到来”。

　　提到春运，在许多人的习惯认知里就是节前集中回乡、节后扎堆返城的人口“大迁徙”。但如今，随着人们思想观念的转变，像王冰柯父母这样的“反向春运”旅客越来越多。“反向春运”也被称为“反向团圆”，是指年轻人将老家的父母和孩子接来自己工作的城市过年，节后再返乡。这一新潮的过年方式，子女可以不用顾忌放假时间、高速拥堵、票价高昂等因素，既可以尽到孝心，又能一家人团圆。

　　王冰柯告诉记者，作为常年在北京工作的外地人，过年的首选肯定还是回老家。但他家离北京比较远，春节假期掐头去尾在家也待不了几天，回大理的经济成本、时间成本都较高，所以今年王冰柯决定让父母来北京一起过年，顺便也可以带父母去北京周边的景点转转。

　　“就拿机票来说吧，如果我大年二十九或除夕从北京回大理，机票加税费需要2600元，但同时间段从大理飞北京的航班一张票只要不到600元，这样算起来父母两人往返机票加起来还不如我自己的一张单程票贵。”王冰柯表示，另外，春节期间大理的游客非常多，物价也随之上涨，在老家过年真不如在北京过年划算。

　　某旅行网站发布的2023春运出行预测报告显示，北京、上海、广州、深圳、杭州等大城市是今年“春运”的热门目的地，和常规意义下的热门航线相比，“反向春运”热点航线票价折扣力度非常大，票源也十分充足。与此同时，铁路部门也扩大了非高峰方向票价折扣优惠列车范围，为“反向春运”旅客提供了价格更加低廉的选择。

　　北京交通大学教授张晓东指出，“反向春运”这种现象的出现是多方面因素共同作用而成的。在客观上有春运运输资源倒挂的因素，一票难求的情况下，一些人开始反其道而行之，换一种过年团聚的方式。在主观上也折射出公众理念的转变，随着社会的发展，故土难离的观念逐渐淡化，越来越多的人开始认同，只要家人聚在一起，在哪里过都是团圆年。

　　此外，“反向春运”客流的增长，除了观念上的转变外，也和人口构成不无关联。中国城市规划设计研究院城市交通研究分院院长赵一新表示，春节的意义在于一家人团圆，上代父母往往养育了多个孩子，所以这些孩子们共同回到父母身边是团圆的基本模式。但如今独生子女比例很高，这类家庭中不论是孩子回到父母身边，还是父母来到孩子身边，对于团圆本身来说意义相同，所以许多这类家庭对于“回家过年”和“反向春运”都抱着开放的态度。

　　就交通运输的特性而言，南来北往、满载而归应该是其运力均衡配置和利益最大化的理想境界。交通运输部运输服务司相关负责人表示，交通运输部门对“反向春运”机票车票的打折优惠，就是其对乘客积极填补这种运力空档的一种经济引领，假如“反向春运”成为更多旅客的过年选择，受益的将不只是交通运输企业，更可不同程度地提升乘车者出行舒适度。

　　“平常因为工作忙，和父母的沟通就是打打电话、发发视频，对于父母而言，过年期间的团聚可能是他们一年中最大的期待。”王冰柯说，不论是正向还是反向，也不论是在老家还是大城市，只要能够阖家团圆，就是一个幸福年。

　　(本报记者 訾谦)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）