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）

“中国雪窝”，为何在山东？******url:https://m.gmw.cn/2022-12/28/content_1303236897.htm,id:1303236897

　　近日

　　山东半岛遭遇今冬

　　第三轮明显降雪天气过程

　　威海局部遭遇暴雪

　　雪有多大？

　　网友拍摄了雪中刨车的场景

　　还有热心网友

　　给出了经验之谈

　　据分析

　　此次威海暴雪为冷流降雪

　　那么，什么是冷流雪？

　　它为何偏爱山东半岛？

　　01

　　为何威海烟台

　　被称作“中国雪窝”

　　“降雪，肯定看向东北！”东北三省的雪堪称是冬日城市的一道经典风景线。但很多人可能想不到，山东的两个海滨城市由于冬天较多的降雪也会形成独特的海滨雪城风貌，被称为“中国雪窝”，那就是烟台和威海。

　　每年冬天，相比于山东其他地区，烟台、威海的雪明显要多很多。因为这两个城市的降雪以冷流雪为主，占总降雪日数的比例高达80%以上。

　　今冬以来，山东半岛已出现三轮明显冷流雪过程，时间分别为11月29日至12月2日、12月16日至18日、12月21日至22日。每一轮降雪过程中，都有半岛局部地区降雪达到暴雪量级。其中12月22日，山东威海遭遇持续降雪，路面积雪严重。

　　根据烟台莱山机场气象统计资料显示：当地冷流雪年平均日数在39天左右。这种冷流雪是我国黄、渤海沿海地区冬季特有的一种天气现象，尤以山东半岛低山丘陵的北部沿海地区（位于渤海南部）为甚，而丘陵以南地区降雪量迅速减少。降雪量大是冷流降雪的特点之一，2005年年末至2006年初烟台芝罘区降水量达80.3毫米，积雪1.2米深。

　　02

　　冷流降雪

　　是如何形成的？

　　所谓冷流雪，也称“冷流降雪”，是由于海上富含水汽，而且海水的水温在冬季相较内陆的地表温度更高，所以海面上方的空气相对温暖而湿润。当冷空气南下时，海面上方的暖湿空气升至一定高度时，就会凝结成雪花，飘落下来，形成降雪。冷流降雪又被称作“大湖效应”。

　　以山东半岛为例，冷流雪在蓬莱至成山头一带沿海地区尤为显著。威海地处山东半岛东端，北、东、南三面濒临黄海，其独特的地理位置，极易产生冷流雪。

　　海洋热容量大，冬季海水温度的变化较气温及陆地的变化要平缓得多，南下的冷空气经过渤海海面时，与海水温度相差较大，低层空气增温、增湿，为空气对流运动提供了条件，使之在近海面形成具有一定对流性的层积云并产生降雪。

　　另外，半岛北部沿海丘陵山地的地形抬升和海岸的摩擦会迅速把暖湿气流抬升到凝结高度以上，也会对冷流雪起到增幅作用。

　　2021年12月25日冷流雪过程

　　冷流雪往往带来绝美景观

　　但也在此提醒大家

　　雪天行车危险指数较高

　　注意行车安全

　　同时做好保暖措施

　　转自｜中国气象