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)
从“木兰辞”到“爱丽丝” 那些出现在文学作品里的兔子******
“雄兔脚扑朔,雌兔眼迷离。”南北朝名篇《木兰辞》让世世代代的读者为花木兰叫好的同时,也顺带普及了一个关于兔子的知识。2023年兔年的到来,让人们对兔子有了更集中的认知兴趣。兔子形象可爱迷人、性格古灵精怪,在全世界范围内,都是文学作品尤其是儿童文学作品和漫画作品中的常客。
从古至今
那些成功的“文学兔子”
龟兔赛跑的故事最早出现在公元前6世纪古希腊的《伊索寓言》中;《西游记》中一段玉兔精的故事在中国广为传播;国产动画《虹猫蓝兔七侠传》中重情重义的蓝兔,是很多人的童年记忆;《比得兔》里的兔子从一开始就跟农夫斗智斗勇,是英语世界里的经典形象;“小兔子乖乖,把门儿开开……”在中国的童谣中,机灵的小兔子用自己的聪明才智战胜了狡猾的大灰狼;在迪士尼电影《疯狂动物城》里伸张正义的兔子朱迪,也让人对兔子的形象大有好感……
将月亮与兔子的形象联系起来,是独属于中国人的浪漫。玉兔形象是兔子在中国文学中的一个典型形象。最早将兔子与月亮联系起来的是屈原。《楚辞·天问》中云:“厥利维何,而顾菟在腹”。“菟”同“兔”,意思是:对月亮有何好处,顾菟能常在其腹?反映了古代人认为月中有兔的传说。《淮南子》中也记载了“嫦娥奔月”的神话。
中国现代儿童文学的重要开拓者、著名作家郑振铎,创作、翻译了大量童话故事、儿童诗及散文,其中《兔子的故事》是他创作的童话中非常著名的一篇。这篇童话故事由兔子与狐狸、兔子与人熊、兔子遇险、兔子与牛4个短篇连缀而成,既可作为一个整体阅读,又可以各自独立成篇,语言明白晓畅。作者以主人公兔子与其他动物在日常生活中的斗争和较量为线索,通过一系列曲折有趣的动物生活的描绘,塑造出机智、调皮、聪明的兔子形象,给人留下了深刻的印象。
在美国现代作家约翰·厄普代克的笔下,“兔子”哈利·安斯特朗成为了文学史上的一个经典角色——一个一碰到问题就像兔子一样撒腿就跑的人。《兔子,跑吧》是约翰·厄普代克“兔子四部曲”中的第1部,整个“兔子”系列时间跨度长达40年,全面展现了美国中产阶级的生活图景。厄普代克的“兔子四部曲”为他赢得了两次普利策文学奖,可以说,这是当代文学史上很成功的兔子。
童话故事里
有一只具有哲学深度的兔子
文学作品中最有哲学深度的兔子,莫过于《爱丽丝漫游奇境》里,那只穿着西服背心、揣着怀表的兔子。在这部作品中,小女孩爱丽丝和姐姐坐在河边,无聊的爱丽丝快要睡着时,突然发现了一只揣着怀表、会说话的兔子。正是为了追上这只兔子,爱丽丝掉进了兔子洞,从而进入了一个神奇的国度。
在这个充满怪诞的仙境里,爱丽丝认识了很多有趣的朋友:一副绅士派头的白兔先生、怪异又真诚的疯帽子、骄横残暴的红心王后、势利庸俗的公爵夫人、可以随时现身又随时消失的柴郡猫……因和不喜欢白色花朵的王后发生冲突,爱丽丝突然惊醒,她发现这一切只是自己做的梦。
150多年前的一天下午,牛津大学的数学教师刘易斯·卡罗尔和所任职学院院长的三个女儿一起泛舟野餐。三个女孩嚷着要听故事,他想了一个新奇的开头,以三姐妹中一个叫爱丽丝的女孩为原型,即兴讲了一个精彩的故事。这就是儿童文学作品《爱丽丝漫游奇境》的来源。
从爱丽丝掉进兔子洞那一刻起,美妙如梦的冒险随之展开——抽水烟的毛毛虫、坏脾气的老鼠、咧着嘴笑的柴郡猫让人过目难忘。尤其是爱丽丝,这个美丽的女孩集怪诞、甜美与幽默于一体,俘获了一代代老少读者的心。
奇妙的是,读者读这个故事,就像掉进了兔子洞的爱丽丝一样,辨不清这究竟是一通缺乏逻辑的纯粹胡诌,还是一场对现实生活的精心戏拟。其中的角色对话,总是耐人寻味,有咀嚼不尽的滋味。这部童话的独特魅力在于虚幻荒诞的情节、新奇多变的写作手法、处处洋溢着的快乐精神。字里行间流淌着作者卡罗尔对于孩子的那份真挚而浓厚的爱。人们越发意识到,这不只是一本儿童读物,而是一位数学教授在艺术的形式壳子里进行了一场语言、数学、逻辑等领域的思维冒险。整个作品充满有趣的文字游戏、双关语、谜语和巧智,富有严密的逻辑性和深刻的内涵,是智慧与幻想的完美结合。自1865年诞生以来,这部作品吸引一代一代读者努力揣摩刘易斯·卡罗尔写《爱丽丝漫游奇境》的真实意图,也不乏哲学家分析其中的哲学内涵。
“爱丽丝”故事在中国较为全面的译介,始自我国著名语言学家赵元任先生。1921年,赵元任将《爱丽丝漫游奇境》译成中文,译名为《阿丽思漫游奇境记》,由商务印书馆于1922年1月初版,这是我国第一个《爱丽丝》中译本,距今已有百年的历史。后来赵元任又将《爱丽丝漫游奇境》续篇《爱丽丝镜中奇遇记》译成中文,译名为《阿丽思漫游镜中世界》,1969年在美国出版。国内的商务印书馆在1986年出版了两书合订本。“爱丽丝”追随的兔子,也成为中国读者熟悉的形象。上世纪90年代后期,出生于1927年的翻译家、诗人吴钧陶先生,在家里藏书中看到这两部“爱丽丝”的英文版原著,感到“我已年近古稀,读来还是兴味盎然”。他有意动手翻译,花了几年时间,将两部“爱丽丝”译出并顺利出版。
2022年末,为纪念国内引进爱丽丝故事100周年,草鹭文化出版了《爱丽丝漫游奇境》珍藏版,收录刘易斯·卡罗尔创作的童话名篇《爱丽丝漫游奇境》及其续篇《爱丽丝镜中奇遇记》。该译本选用资深翻译家吴钧陶先生译本,不删减任何诗句、对话、双关。参考原版书的版式,首次引进G. M. 赫德森、米洛·温特的插图,多达17张全幅彩图和20余幅双色插图,可以领略多个面相的爱丽丝形象,再次在中文读者中引发一股“爱丽丝热”“兔子热”。(华西都市报-封面新闻记者 张杰)
(来源:华西都市报 2023年2月3日 A13版)