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)
2022年预计收购粮食8000亿斤******
2022年预计收购粮食8000亿斤
国内粮食市场保持总体平稳
光明日报记者 陈晨
1月11日,记者从国家粮食和物资储备局获悉,2022年夏粮和早籼稻旺季收购圆满收官,秋粮旺季收购平稳有序,牢牢守住了“种粮卖得出”的底线,预计全年各类粮食企业累计收购8000亿斤左右,与近年来平均水平相当。
“2022年,全国粮食和物资储备系统坚决扛稳保障粮食和物资储备安全政治责任,在国际粮价大幅波动的情况下国内粮食市场保持总体平稳,着力强化‘产购储加销’协同,粮食安全保障水平不断提升,国家储备实力进一步增强,应急救灾物资保障及时有力,为维护经济发展和社会大局稳定发挥了积极作用。”国家粮食和物资储备局局长丛亮在11日召开的全国粮食和物资储备工作会议上表示。
秋粮收购总体平稳有序
2022年,全国粮食总产量达13731亿斤,粮食生产实现“十九连丰”。当前,秋粮收购处于高峰期,秋粮收购进展总体平稳有序。截至2023年1月5日,主产区各类粮食企业累计收购秋粮2324亿斤,同比基本持平。其中,中晚籼稻499亿斤、粳稻632亿斤、玉米1152亿斤、大豆40亿斤。从区域看,目前南方中晚籼稻旺季收购进入收尾阶段,收购进度已过九成;东北、华北正集中上量,东北粳稻收购进度近八成、玉米超四成;华北地区玉米收购进度超四成。
与此同时,秋粮收购呈现购销较为活跃的特点。秋粮上市后,加工企业加快备货补库,储备企业轮换工作有序启动,贸易企业择机入市收购,市场收购活跃度较高。市场行情较好,从价格看,主产区中晚籼稻、粳稻收购均价同比每斤均提高3分钱左右,优质优价特征明显;主产区玉米收购均价同比提高1毛钱以上,农民普遍反映收益不错。政策托底作用有效发挥,为切实保护种粮农民利益,国家有关部门先后批复江苏、安徽、河南、湖北、黑龙江五省启动中晚稻最低收购价执行预案,共安排最低收购价收储库点790多个、仓容560多亿斤,完全能满足收购需要。截至目前,五省已累计收购最低收购价中晚稻180多亿斤。
国家粮食和物资储备局负责人介绍,2022年,国家有关部门加强粮食收购统筹组织,指导各地认真落实粮食安全党政同责要求,扎实做好仓容准备、资金筹措、运力协调、督导检查等各项工作,抓好市场化收购和政策性粮食收购,在保护种粮农民利益、促进粮食高效流通、维护市场平稳运行等方面发挥了重要作用。
粮食产后综合服务水平不断提高
“去年秋收,我把家里的5万多斤玉米都运到县里的粮食产后服务中心了,自己啥也不用管,不用再犯愁找地方晒粮食、存粮食了!”山东省嘉祥县梁宝寺镇韩集村种粮大户老潘告诉记者,粮食产后服务中心提供清理、烘干、储存、加工、销售一条龙服务,让他倍感省心。
2017年,国家粮食和物资储备局、财政部启动实施“优质粮食工程”,支持整合粮食流通领域现有资源,在全国产粮大县建设一批专业化、经营性的粮食产后服务中心,为农民粮食产后提供清理、烘干、收储、加工、销售等服务。截至目前,全国已建成5500多家粮食产后服务中心,基本实现全国产粮大县粮食产后服务全覆盖的目标任务。2022年,粮食产后服务中心积极发挥为农服务作用,粮食产后综合服务水平不断提高,农民市场议价能力持续增强,粮食优质优价特征明显,减损降耗成效日益显现。
放眼各地,2022年,安徽粮食产后服务中心清理、干燥粮食343万吨,带动农民增收近2亿元,减少粮食损失7.6万吨;四川清理、烘干粮食110万吨,节粮减损约3.7万吨,实现农民增收1.1亿元;湖北出台了《粮食烘干能力提升行动方案》,有效促进企业烘干设施提档升级。
“2022年,各地安排财政资金176亿元,支持‘十四五’期间实施优质粮食工程。印发粮食节约减损指导意见,依托产后服务中心助农减损增收。”国家粮食和物资储备局负责人表示,今年要加强产购储加销协同保障,严肃查处涉粮涉储违法违规案件,大力推进粮食监管信息化,扎实推进优质粮食工程,深入落实粮食节约行动,制修订节粮减损系列标准,坚决守住管好“天下粮仓”。
把粮食市场保供稳价摆在突出位置
随着春节临近,粮油消费将进入旺季。为确保重大节日和重要时段粮油市场平稳运行,日前,国家发展改革委、国家粮食和物资储备局联合印发通知,安排做好2023年“两节”“两会”期间粮油市场保供稳价工作,指导各地加强粮源调度,深化产销合作,统筹做好加工、储运、配送等各环节工作,切实增加绿色优质粮油产品供给,更好满足广大城乡居民消费需求。
14亿人到点开饭的底气,离不开粮食市场保供稳价。2022年,国家有关部门坚决贯彻党中央、国务院决策部署,始终把粮食市场保供稳价摆在突出位置,坚持精准调控,细化政策措施,国内粮食市场始终保持供应较为充足、运行总体平稳的良好态势。
具体而言,一是加强市场监测预警,紧盯重点地区、重点品种、重点时段,随时掌握市场动态变化,及时妥善应对苗头性、倾向性、潜在性问题。二是加强政策宣传解读,定期发布粮食收购进度、市场价格等数据信息,适时通报粮食市场运行情况,稳定市场预期,指导各类市场主体有序开展粮食购销活动。三是坚持常年常时在国家粮食交易平台投放政策性粮食,根据市场形势变化和调控需要,灵活调整投放品种、数量、时机和节奏,有效保障市场供应。四是指导各地和有关企业合理把握政府储备轮换时机、节奏和力度,充分发挥吞吐调节作用。
“2023年,国家粮食和物资储备局将继续全力做好保供稳价,服务经济发展和社会稳定大局。加强风险预判和战略预置,制定多场景的应对预案,用足用好政策工具箱,做好监测预警、形势分析和储备吞吐、预期引导等工作,做到心中有数、手中有策、行动有力,保持粮食市场平稳,服务能源资源保供。”国家粮食和物资储备局负责人表示。
《光明日报》( 2023年01月12日 10版)