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）

【这些年，我们创造的奇迹②】我国海水稻种植面积突破百万亩******

　　【这些年，我们创造的奇迹②】

我国海水稻种植面积突破百万亩

袁隆平院士夙愿正一步步成为现实

　　光明日报青岛1月11日电（记者崔兴毅、刘艳杰）曾经寸草不生的海滨滩涂，或是直泛盐花的盐碱地上，竟然能长出香喷喷的稻米。这是我国农业科技工作者创造的奇迹！最新统计显示，截至2022年年底，我国耐盐碱水稻（俗称“海水稻”）种植面积已突破100万亩！

　　我国有近15亿亩盐碱地，一向被视为“农业荒漠”，而在中国农业科技人员眼中，种植海水稻，是唤醒这一“沉睡”资源的重要方式。2012年，袁隆平院士牵头，在山东青岛组建海水稻研发团队，开始技术攻关。

　　“与普通水稻不同，海水稻必须具有一定的耐盐碱能力，可以在海滨滩涂、内陆盐碱地种植。最初的种质资源，是袁老从国内外一点点收集来的。在此基础上，我们通过基因测序技术，筛选出天然抗盐、抗碱、抗病基因的品种。目前，我们已经拥有种质资源近2000份。”青岛海水稻研究发展中心技术研发部部长万吉丽介绍，“不仅如此，种质的耐盐能力也不断提高,从最初的3‰，提高到现在的8‰。”

　　光筛选种质不够,还得改良土壤。为此，科研人员探索出一套以综合排灌系统、物联网传感器系统、大数据农业信息服务系统为基础的盐碱地改良技术。“通过地下传感器感知温度、碱度、生长态势等信息，并即时传送至大数据中心，通过AI和专家诊断系统，智能调控土壤盐碱度及水肥释放，让土壤和作物都‘活’起来。”万吉丽说。

　　2018年，精心培育的海水稻经历了最严峻的考验——在紧邻塔克拉玛干沙漠的新疆喀什岳普湖县恶劣的环境中试种。“当年亩产就达到300公斤，2019年以后，每年亩产都超过540公斤！”令全程参与该项目的山东省泰安市援疆指挥部技术人员王琦更加兴奋的是，“土壤盐碱度从之前的17‰降到2‰，还实现了一年之内稻麦两作！”

　　小小海水稻，打开中国粮食增产新版图。10年来，我国海水稻已从科研试验阶段进入规模化推广，实现了对全国四大类典型盐碱地的全覆盖。

　　2020年，袁隆平院士进一步在全国开展海水稻推广种植，启动“十百千”工程——当年完成10万亩海水稻种植、100万亩盐碱地综合利用、1000万亩可利用的盐碱地储备。该工程计划用8到10年时间，改造一亿亩盐碱地,实现盐碱地变粮仓。

　　“目前，这一工程正在稳步推进。‘改造一亿亩盐碱地，多养活8000万人’是袁老的夙愿。我们离实现这个目标越来越近！”万吉丽信心满怀。

　　《光明日报》（ 2023年01月12日 01版）