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)
奋楫笃行·市规划自然资源委顺义分局以保障房供应为抓手 为产业高质量发展积势蓄能******
导 读
习近平总书记在党的二十大报告中指出,要建设现代化产业体系,坚持把发展经济的着力点放在实体经济上。市规划自然资源委顺义分局立足职能,以保障房供应为抓手,聚焦企业急难愁盼的问题,统筹规划引领与规划实施,统筹产业发展与农民增收,统筹市场需求与资源供给,统筹职住平衡与产城融合,实施产业园区周边配套设施提升行动,推出三个有需求、有配套、有品质、能落地的集体土地建设保障性租赁住房项目,切实解决企业后顾之忧。
顶层设计,统筹兼顾
根据《北京市城市总体规划(2016年—2035年)》,顺义区作为创新引领的区域经济提升发展先行区,目前正处在新兴产业发展的关键阶段。经实地调研,企业对产业园区周边配建保障性租赁住房的需求较为强烈。为切实解决入区企业的“急难愁盼”,顺义区决定在中关村顺义园区和中德产业园区周边利用集体土地建设三个保障性租赁住房,一方面发展集体经济,盘活集体土地,促进农民增收;另一方面精准服务企业,解决企业需求,持续完善产业生态。三个保障房项目由政府统筹规划选址、统筹建设运营、统筹配套建设、统筹租赁管理,目前已全部实现供应,总用地面积约12公顷,建成后预计可提供约3000套保障房。
顺义区主要功能区布局规划图
摸清底数,明确需求
分局会同区住建、经信、属地政府和产业园区将现状租赁住房存量与企业上报实际需求进行叠合分析,明确全区租赁住房需求缺口的规模、类型和空间分布。结合全区产业发展布局,综合考量本区产业基础较好地区进行选址,并对当地现状企业员工房屋租赁空间、类型及租金水平进行实地调研,开展画像描述,明确功能配套、公共服务、租金等需求。
产业园区周边保障房资源和需求空间分布图
多元分析,保障配套
分局立足规划引领,联动区级各相关部门、属地开展多维度分析,选取配套设施完善、交通便利的区位推进保障房建设。参照《北京市保障性租赁住房建设导则》等规范中关于租赁住房规划选址要求,对顺义用地空间从配套设施、交通设施以及职住平衡三方面进行评价,选取适合租赁住房建设区域。在此基础上,属地结合用地现状、国土空间规划编制等实际工作,进行选址确认,并将确定的建设图斑和选址方案报区级部门联合审查,重点对城市风貌、商业公服配套、教育医疗设施等会商研究,确保配套同步建设使用。
保障房用地选址综合要素技术分析路线(局部)
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分局根据服务人群的工作和生活特征,结合居住及其配套、公共交流等需求开展建设方案设计。居住方面,设计居住标准单元,在把握成本的同时,提升居住品质,满足单人、双人居住需求,并为多人居住提供多种户型的组合方式,更具灵活性,满足多元化需求。配套和公共交流方面,充分统筹地块空间,除在居住公共空间设置会客厅、快递室、自助洗衣房等配套设施满足日常需求外,设立独立商业,引进便利店、咖啡店、书店、美容美发等商业设施,满足休闲交流需求。
基于实地调研明确供给端设计要求
精准测算,推动落地
分局分别就项目实施主体、产业园区企业关心内容进行分析测算,确保保障房项目落地。参考项目周边住房租金水平,考虑保障性租赁住房的优惠政策、未来租金涨幅等因素,精准测算项目保障房的住房租金价格。与企业深入交流座谈项目区位、设计方案、户型设计、租金价格相关信息,同时对项目资金投入、收益平衡年限等进行测算,保障项目经济可行性。
分局将会同相关部门,加快推进三个保障房项目建设工作,深耕产业发展基础,助力企业“轻装上阵”,在盘活集体土地、保障农民增收的同时提升市民、青年人等群体住房满意度。
本内容由市规划自然资源委顺义分局提供
(文图:赵筱尘 巫邓炎)