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）

强冷空气来袭！多地气温将暴跌20℃以上******

　　据中国天气网消息，2023年首场大范围雨雪即将上线，预计11日至15日，这股强冷空气将给我国带来剧烈降温、大风及大范围雨雪，东北、江淮、江南等地部分地区气温将暴跌20℃左右，华北、黄淮等地有明显雨雪，不少地方将是今冬初雪。

　　全能型冷空气带来大范围雨雪

　　华北黄淮等地初雪虽迟但到

　　“这股强冷空气具有影响范围广、降温幅度大、雨雪范围广且相态复杂的特点。”中国天气网气象分析师张娟介绍，此次冷空气强度强，推进速度较慢，加上有南支槽配合水汽输送，所以造成雨雪范围较广，我国除西藏以外的其余大部地区都会先后受到雨雪的波及。

　　从具体的雨雪进程来看，10日至12日新疆北疆地区持续风雪天气，阿勒泰、塔城等地将有大到暴雪，西北地区东部、华北、黄淮会有分散性的雨雪天气；13日随着冷空气逼近，冷暖气流正面“开战”，西北地区东部、华北、东北到江南中北部等地自西向东、自北向南将先后出现雨转雨夹雪或雪。

　　13日早晨，雨雪分界线将位于甘肃南部至华北北部、黑龙江南部；14日早晨，南压至华北南部、陕西南部；15日早晨，到达贵州北部至长江中下游沿线；16日，进一步南压至贵州南部至江南中北部一线。

　　较强降雪主要集中在内蒙古中部、河北西北部、山西北部、山东南部的部分地区，这些地方可能出现中到大雪、局地暴雪，新增积雪将在5厘米左右。

　　省会级城市中，北京、天津、石家庄、太原、济南都有可能在13日前后迎来今冬初雪。和常年相比，当地今冬初雪时间均已经迟到了一个月以上。“不过目前预报时效较远，最近异常的暖会让雨雪相态的转换有一定不确定性，需临近再关注。”张娟说。

　　值得一提的是，由于此次暖湿气流强盛，大气不稳定能量增强，12日至14日期间，江淮、江汉、江南等地的部分地区还将出现同期少见的闪电和对流性降水天气。

　　我国多地气温将暴跌20℃以上

　　湖南江西等地从初夏跌至深冬

　　由于近期回暖迅猛，因此这次冷空气带来的降温将非常剧烈，其中东北地区、江淮、江南等地部分地区气温降幅将达到20℃，局地甚至能达到25℃左右。降温过后，中东部大部地区平均气温将由前期偏高逐渐转为偏低，全国冷暖形势将实现大逆转。

　　从降温进程来看，西北地区将率先受到影响，11日至12日，新疆、甘肃、青海降温幅度可达6～12℃，新疆北部降温超过14℃。

　　12日夜间到13日白天，内蒙古、东北、华北一带将出现6～12℃的降温，其中内蒙中东部、黑龙江、吉林等地降温将达到12～16℃，局地降温幅度可能达到20℃左右。像黑龙江省牡丹江市，12日最高气温2℃，15日就将降至-17℃，降幅可达19℃。

　　13日夜间到15日，黄淮、江淮、江南、华南等地也将开始自北向南陆续降温，其中山东南部、安徽、江苏北部、湖北东部、湖南、江西等地部分地区降温幅度有可能达到12～16℃，局地超20℃。以长沙为例，13日最高气温还有26℃，15日将骤降至2℃，降幅达到24℃，直接从初夏跌至深冬！

　　降温过后，17日早晨，最低气温0℃线将位于云南东部至贵州、江南中南部一线，-10℃线位于华北中南部、陕西南部一线。

　　友情提醒，本周中东部地区先暖后寒，降温如换季，各地公众应该密切关注天气预报，根据气温变化适时调整着装。同时，眼下已经进入春运高峰期，即将上线的大范围雨雪天气将对交通出行产生不利影响，提醒有出行计划的公众多关注气象部门的预报预警信息以及交管部门的路况信息，妥善安排行程，安全顺利出行。

　　来源：中国天气网

　　监制：张越

　　编辑：周喆、伍越