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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）

“女蛙王”的新愿望******

　　新华社石家庄1月10日电（记者杨帆）早上五点半，丁继萍就在泳池边了。

　　打开计时器，戴上老花镜，摊开训练日志本，逐个布置队员的训练内容。随着一声响亮的“预备、走”，队员们先后跃入池中，开始7000米距离的水上训练。

　　1月7日，丁继萍早起在泳池开始工作。

　　场边一举一动都带着劲头的丁继萍，今年62岁。年轻时她做过游泳运动员，8年职业生涯中屡获佳绩，被誉为“河北蛙王”。退役后，丁继萍来到教练员岗位上，为国家培养输送了大批优秀运动员。

　　“女蛙王”走上游泳道路很偶然。14岁时，一次丁继萍在省游泳馆玩耍被业余游泳培训班的教练相中，才开始系统参与游泳训练。起步晚，意味着需要付出更多努力，经年累月也培养了她能吃苦、能突破的劲头。

　　1980年9月，丁继萍在上海参加全国游泳锦标赛。

　　2016年，河北省体育局大胆试水改革，河北省体育局游泳跳水运动中心联合衡水泰华锦业房地产有限公司共同创建河北泰华锦业游泳队，同年成立了基地设在衡水市市郊的河北泰华锦业游泳俱乐部（以下称泰华俱乐部），以期在泳池内实现突破。

　　1月7日，泰华俱乐部游泳馆内景。

　　正是那一年，已到退休年纪的丁继萍，开启了人生的另一个偶然，她决定随河北省游泳队来到俱乐部，一把年纪成了开拓者。丁继萍说：“我们一家人常年两地分居，都盼着我退休回家休息。但我觉得还能干，能在教练岗位上有更高突破。”

　　河北省体育局游跳中心负责人介绍，丁继萍作为优秀专业教练，带过各年龄段的孩子，技术扎实、经验丰富，最终确定她作为俱乐部二线队主教练。

　　记者采访了解到，泰华俱乐部二线队队员年龄集中在9-12岁，这个阶段青少年身心发育尚不充分，不仅需要教练员在场上科学指导，还需要场下悉心照顾。

　　丁继萍说：“孩子们常年跟着我，比跟父母的时间还长，我们建了个微信群叫‘丁奶奶的大家庭’，每天督促他们学习生活，他们有什么小秘密也会和我说。”

　　1月8日，丁继萍在泳池边辅导队员。

　　18岁的队员周存鑫跟着丁继萍训练已有一年时间，在此期间达到了国家一级运动员水平。但刚来队里时，周存鑫曾因完不成训练任务而懈怠退缩。

　　“丁教练发现后单独找我谈话，拿她当年训练的故事激励我，告诉我‘咬牙坚持是运动员的一个宝贵品质’。”那次谈话后，周存鑫努力训练，成绩突飞猛进。

　　正是在丁继萍等一批老中青教练携手努力之下，俱乐部迎来突破：队员李冰洁、张一璠在东京奥运会女子4×200米自由泳接力项目上夺冠并打破世界纪录；第15届短池游泳世锦赛上，李冰洁在女子800米、400米自由泳项目夺金。

　　2021年7月29日，东京奥运会游泳项目女子4×200米自由泳接力决赛，中国队打破世界纪录并夺冠，中国队选手杨浚瑄、汤慕涵、张雨霏、李冰洁（从左到右）在颁奖仪式后合影。新华社记者夏一方摄。

　　泰华俱乐部总经理康靖介绍：“竞赛层面之外，近几年俱乐部深入贯彻体教融合政策，引入衡水当地优质文化教育资源，孩子们的学习教育得到有力保障。丁继萍的多名队员以成绩优异考入大学，她获得了广大家长的肯定。”

　　随着寒假和春节即将到来，最近有很多省区市游泳队前来泰华俱乐部训练，丁继萍说自己“已经顾不上惦记过春节了”。“新年有个新愿望——能精力充沛工作。现在孩子们成长进步的路子更宽，我想培养更多苗子，帮他们在泳池内外有所成就。”她说。

　　图片：除标注外均为受访单位提供

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）