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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）

“音乐之国”求学记（走近非热门留学国（11））******

薛杨扬（左一）与留学生同学、老师在一起。

黄韵文（右）、黄韵瑜姐妹俩在演出中。

　　奥地利位于中欧南部，其首都维也纳被誉为“世界音乐之都”。在高等教育领域，奥地利维也纳大学、维也纳音乐与表演艺术大学、萨尔茨堡莫扎特音乐大学等高校历史悠久、专业突出，吸引各地学子前往进修。近日，本报记者采访了几名中国学生，听听他们讲述在奥地利的留学体验。

　　学习音乐的好地方

　　“萨尔茨堡是学习古典音乐的好地方。”就读于奥地利萨尔茨堡莫扎特音乐大学的薛杨扬说，他来此留学是想在音乐领域精进。“我学习钢琴演奏，萨尔茨堡是作曲家莫扎特的出生地，也是指挥家赫伯特·冯·卡拉扬的故乡，这里有浓厚的古典音乐氛围。每年8月当地会举办萨尔茨堡音乐节，它是世界上历史最悠久、规模最大的古典音乐节之一，闻名世界的音乐艺术家和演出团体云集此地，带来歌剧、话剧、音乐会和芭蕾舞等表演。”

　　黄韵文和黄韵瑜是一对双胞胎姐妹，她们在维也纳音乐与表演艺术大学学习室内乐小提琴。姐姐黄韵文说：“作为一名音乐生，维也纳是我梦寐以求的留学地。这里是欧洲古典音乐的摇篮，音乐厅、歌剧院众多，时常有大大小小的音乐演出，艺术氛围浓厚。此外，维也纳音乐与表演艺术大学历史悠久，孕育了众多音乐人才，我和妹妹想来体验这里的生活，丰富阅历，提升演奏技艺。”

　　除了音乐类院校，奥地利还有享有盛誉的综合型高等学府。“维也纳大学历史悠久，学术水平卓越，这是吸引我前来的重要原因。”项歆璇目前是维也纳大学地质学方向的在读博士生，她说：“留学前我和导师取得了联系，幸运地收到了他的邀请函。导师拟定的博士研究计划和我硕士研究内容契合度高，我决定来这里继续做研究，探索地质学。”

　　难忘校园生活

　　“莫扎特音乐大学的课程设置很全面，除了钢琴，我还要上通识课，比如音乐史、射箭、心理咨询课等。”薛杨扬说，令他印象最深刻的是学校的合唱课。“学期结束时，合唱课的老师带我们到当地一所教堂进行公开演出，还有管风琴伴奏。演出吸引了大量观众前来观看，对我来说这是一次非常新奇的体验。”

　　黄韵瑜很喜欢学校的氛围，她说：“我周围的同学努力上进，大家每天都会踊跃前往琴房练习，我要尽量提早去琴房排队才能轮上琴，运气好的话等十几分钟，慢则得1小时不等。此外，同学们来自各个国家，他们很有主见，在上课或排练时我常与他们讨论想法，大家畅所欲言，我总能得到灵感和启发。”

　　在项歆璇看来，学校的教授友善负责，令人暖心。“刚开始我的选课经验不足，选到的一门课程有一半内容是德语授课，这让不会德语的我很头疼。教授发现我听不懂后，在课堂上耐心地将每句话都翻译成英语。后来，我和教授熟悉起来，我还向他推荐了维也纳不错的中餐厅，结课之后我们也保持着联络，这是一次很特别的学习经历。”

　　留学时，薛杨扬经常参加钢琴表演。他说：“我的班级每周都会举办音乐会，同学们都会参与其中，教授有时还会带我们去校外的礼堂、私人别墅演出，这是不错的表现机会。令我难忘的是，之前我去德国参加了一场纪念贝多芬诞辰250周年的主题演出，观众是当地的古典音乐爱好者。整场音乐会还被录制成了光盘，对我而言很有纪念价值。”

　　走近奥地利文化生活

　　“我发现，参加朋友聚会时，奥地利同学总会带一瓶酒参加；演出结束时，教授也常会开一瓶好酒庆功。在与朋友和老师的交流中，我逐渐认识到了奥地利葡萄酒的魅力。”薛杨扬说，“奥地利闻名世界的不仅有音乐，还有葡萄酒。奥地利的红酒很有特色，本地代表性的葡萄品种果实大，酿出的酒带有樱桃的芬芳。出于兴趣，我开始翻阅葡萄酒书籍、参观本地酒厂，和相关专业的人交流，学到了不少有趣的葡萄酒知识，发展出了新的爱好。”

　　项歆璇曾和组里的奥地利同事一起去野外采样，她回忆说，这次经历新鲜而有趣，让她走近了当地居民的生活。“由于路程较远，我们需要自驾几小时去奥地利中部，一路上我和同事聊了奥地利的地理情况、区域划分，增进了我对当地的了解。我们采样的地点在阿尔卑斯山附近的村庄，这里的氛围和维也纳的都市感不同，村民的生活节奏更慢、更放松。”项歆璇说，他们遇见了不少在野外徒步的当地人，当地居民的热情友好给项歆璇一行人留下了很深的印象。

　　黄韵瑜说，她和姐姐在奥地利参加了不少文化活动。“今年，当地主办的维也纳艺术节中安排了‘奥地利中国日’活动，通过精彩纷呈的节目向观众展现中国传统文化。我和姐姐作为维也纳音乐生代表有幸参与其中，与其他同学一起表演了弦乐四重奏《梁祝》等曲目。当天演出结束后，我们被告知很多观众非常喜欢我们的演出，这让我们特别开心。”

　　“在海外学习音乐，我和姐姐希望能积累更多专业知识、提升演奏技艺，从而演奏好更多中国音乐作品。我们希望能用音乐作为‘桥梁’，做中外文化交流的使者，让更多人感受到室内乐的魅力。”黄韵瑜说。(本报记者 周姝芸)(本文照片均由受访者提供)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）