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）

阿尔泰山脉雪豹种群质量稳定向好******

　　今年元旦期间，新疆阿勒泰市将军山滑雪场及周边区域出现一只雌性、一只幼体两只雪豹，引起社会各界广泛关注。

　　“雪豹现身地为该度假区雪场金光道，海拔约1000米，雪豹被滑雪场工作人员拍摄到。”阿尔泰山国有林管理局野生动植物保护处处长马木尔别克·马看介绍，此次雪豹向山下迁徙，主要是因为2022年年底降雪量大，厚厚的积雪完全把雪线上的植被覆盖，山上的北山羊、马鹿、狍子、野兔等草食动物被迫往海拔较低的地方垂直迁徙觅食，以北山羊等动物为主要食物的雪豹也就跟着到海拔较低的地方捕食，将军山区域成为其临时停歇地。这也说明，阿尔泰山脉的雪豹种群质量正稳定向好发展。

　　阿尔泰山是亚洲中部横跨中国、俄罗斯、蒙古和哈萨克斯坦四国的大型山系之一，它是额尔齐斯河发源地，是具有全球意义的生物多样性的中心区域之一；是许多珍稀濒危动物的主要分布区；拥有从荒漠草原到冰雪带的完整山地垂直自然景观，以及数量众多的湿地、河流和湖泊。复杂的地形地貌、独特的地理区位，为各种野生动物的生存和发展提供了良好条件，是新疆野生动植物多样性最丰富的地区之一，也是连接我国天山雪豹种群与蒙古、俄罗斯以及哈萨克斯坦境内的雪豹种群之间交流的主要通道，对于全球雪豹保护至关重要。

　　近年来，阿尔泰山国有林管理局全面落实野生动物保护措施，不断加大阿尔泰山野生动物及其栖息地保护力度，全方位开展野生动物保护宣传，通过红外相机布设、管护员日常巡护、高山监控、道路卡口一体化监测体系等手段，建立了雪豹长期监测网络，获取了雪豹的大量数据和影像资料。2017年至今，阿尔泰山林区已发现18只雪豹，其中大部分是通过红外线相机拍摄到的。目前，当地已初步建立了雪豹长期监测网络，获取了大量数据、影像资料。仅2017年至2022年，阿尔泰山两河源自然保护区管理局在富蕴县辖区就先后拍摄到雪豹影像资料400余份。

　　1月5日，阿尔泰山国有林管理局、阿勒泰地区林草局和阿尔泰山两河源自然保护区管理局联合行动，针对雪豹的习性和附近地貌特点，在雪豹可能出现的活动区域内架设3台红外相机，持续监测雪豹的活动轨迹。

　　“在阿尔泰山脉东南部、中西部和西北部持续拍到雪豹和大量其他野生动物，说明阿尔泰山脉区域有着一个相对稳定的雪豹种群以及完整的生态系统。阿尔泰山国有林管理局将持续开展雪豹监测调查，为保护该区域的雪豹及其高山生态系统提供了重要的科学依据。”马木尔别克·马看说。

　　（光明日报记者 李 慧 赵明昊）