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)
浙江教育两会观察:如何为职业教育发展“谋出路”?******
中新网杭州1月14日电 题:浙江教育两会观察:如何为职业教育发展“谋出路”?
记者 谢盼盼
职业教育,一直以来都存有误解:社会认可度低,上升通道受阻……在此间举行的浙江省两会上,多位浙江省政协委员为职业教育发展“支招”。
近年来,中央、省里和各市相继召开职业教育大会,出台了一系列支持职业教育快速发展的政策,职业教育的发展无疑迎来了“春天”。
然而,浙江省政协委员、九三学社金华市委主委,金华市副市长庄凌飞从工作调研中发现,还有一些制约职业教育发展的瓶颈问题亟待破解。
其一表现为普通教育与职业教育生源抢夺激烈,更多生源流向普通高中;其二为职业教育统筹力度有待强化。中职教育与技工教育一体规划不够,市自为战、县自为战、校自为战的现象仍然存在,职教布局、专业设置顶层设计有待加强,专业重复建设造成较大浪费;其三为职业教育服务地方发展的水平有待提升,专业与产业匹配度、实训实操能力还有待加强;其四为高层次复合型技能人才培养途径有待进一步拓展。
他担心,受普职比控制放开、职业教育社会认可度不高等因素影响,职业教育的生源正在逐渐萎缩,技工院校赴外地招生的成效也不明显,今后一个时期很有可能造成中职学校和技工院校“无生可招”的局面。
民进浙江省委会常委、湖州市委会主委李红同样关注职业教育及人才培养。
李红认为,许多中高职院校的高学历教师,从校门走进校门,缺乏必要的操作技能和实践经验。同时技工院校师生比偏低,以2022年浙江省人社厅评出的10所省一流技师学院为例,平均师生比在1:18.7,与普通教育相差甚远。
今年,浙江对职业人才的培育可谓下了“大力气”。
据政府工作报告,2023年浙江将开展职业教育培训150万人次;开展职业技能培训110万人次以上,新增技能人才40万人,其中高技能人才20万人;建成零工市场200个。
在此前提下,职业教育的发展应当如何“谋出路”?庄凌飞提议,要提升职业教育社会地位,加快凝聚职业教育与普通教育同等重要的社会共识;加大对职业教育的投入,提升产教融合水平;打造“浙江工匠”品牌,高规格举办浙江省技能大赛,加大优秀技能人才激励力度,营造尊重技能人才、重视技能人才的浓厚社会氛围。
此外,他还认为,要加强顶层设计,切实做好规划、政策、专业等统筹文章,形成推动职业教育高质量发展合力;聚力提升实操实训水平,提高职业教育竞争力和影响力,同时也要鼓励优秀的教师和学生到企业中去深造学习,在一线岗位提升技能水平。
李红建议,在满足当前产业发展所需人才的基础上,更加关注“未来工厂”所需要的产业工人,在规划未来产业时,同步规划“未来工人”培养计划,提前开展人才储备。与此同时,围绕专业发展要求,创新工学一体化技能人才培养模式。可以对接世界技能大赛标准,完善评价策略和评价体系,培养对接世界前沿高技能人才。
诚然,国家的发展既需要顶尖科技人才,也离不开一代代工匠的辛勤付出;一流的科研成果,更需要一流的制造水平予以实现。重视职业教育的发展无疑是浙江打造创新高地的关键一环,也是推进扩中提低,夯实共同富裕示范区建设的重要基础性工作。(完)