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）

“靠山吃山”变为“养山护山”******

　　彩霞映照下的江西省萍乡市湘东区腊市镇益塘水库，水清岸绿、鱼翔浅底，库边曲桥亭榭、鹭鸟翩飞，令人心旷神怡。很难想象，曾经的这里是矿渣沉积、水体发黑发臭的另一番景象。益塘水库的“新生”，正是湘东区大力开展废弃矿山生态修复治理的一个缩影。

　　近年来，湘东区通过对废弃矿山实施生态修复综合治理，不仅改善了废弃矿区的生态环境，还走出了一条经济社会发展和生态文明建设相辅相成、相得益彰的新路。

　　湘东区是远近闻名的“煤城”，由于过去生产工艺落后和盗采乱挖，留下了近9万亩的废弃矿山，一座座满目疮痍的废弃矿山如同一块块难看的疤痕散布在青山之间。水土流失、环境恶化等生态问题严重影响群众生产生活、城乡环境面貌。

　　“湘东区冬瓜槽区域，高峰期有小窑煤井100多家，造成采掘区域基岩裸露，煤矸石堆积成山，植被严重破坏，地表破坏总面积约为4095亩。”湘东区相关负责人介绍说。湘东冬瓜槽废旧矿山生态修复项目是全市最大的废旧矿山生态修复项目，治理区域范围包括湘东镇巨源村、腊市镇明塘村、乌岗村、下埠镇虎山村。

　　“深挖废旧矿山资源自身价值转化潜力，推出‘1+N’模式，实现项目投资回报，以减轻政府投资压力。”湘东区相关负责人说。

　　位于腊市镇乌岗村的益塘水库2022年4月开始治理，建设者从边坡治理、清挖矿渣淤泥着手，新建了挡土墙、铺设草皮、栽植护岸树木，对库底污染沉积物及泥沙进行彻底清理，清理出3万立方米沉积物，还原了集灌溉、防洪、观光等于一体的民生水利工程原貌。

　　“相比往年，水库的蓄水量得到了扩容，水库的水体也由劣五类变成三类水。”乌岗村村干部说，时隔多年，这个小二型水库重新发挥作用，保障了下游数百亩农田灌溉。

　　经过综合整治，如今的乌岗村，植被葱郁、蜂飞蝶舞、水塘清澈，一条条新修的沥青公路蜿蜒山间，一派生机盎然，一个个特色产业基地彰显出活力和魅力。

　　如果把冬瓜槽废弃矿山生态修复综合治理项目看成是湘东区生态绿城的“集大成者”，那么，该项目中的“H39号地”则可称为当地生态修复建设“小试牛刀”的一块试验田。

　　从山顶俯视，面积不到1亩的“H39号地”仿佛是茫茫戈壁中的一抹绿点缀其间，红薯、萝卜、豇豆等作物郁郁葱葱。“绿色无公害农产品，简直身处花果山。”微信朋友圈里，项目经理兼施工员王志伟经常晒晒自己的成果。

　　在花冲坡片区，工人们正在边坡打锚杆挂网，他们架着长长的管子，对护坡进行喷播，伴有草籽肥料和灌木苗种的泥浆源源不断喷射到边坡上。

　　“边坡增厚10厘米，泥浆里草籽和灌木长大后抓地强，稳定性很好。”项目总工程师胡取枋介绍，高峰时，冬瓜槽项目有60台挖机、100多辆后八轮、8台推土机、8台铲车和6辆洒水车同时作业。

　　“矿山修复，不能一‘绿’了之，关键在激活沉睡资源，让村民口袋鼓起来。”胡取枋介绍，通过降坡、削坡、修建挡土墙、覆土复绿等措施，消除地质灾害隐患，将为当地百姓提供旱地和水田100多块，通过土壤配方改良，农民可种上经济作物和农作物，也可以发展休闲农业。整个项目预计可新增耕地面积1720亩，其中水田494亩，旱地1226亩。

　　对废弃矿山进行生态修复，就是实现对土地资源的再次利用。湘东冬瓜槽废旧矿山生态修复项目，建设总规模3845亩，预算总投资3.1827亿元。此举不仅为政府决策提供依据，保障国有资产不会流失，还解决了政府投资回报难题，有效推进废旧矿山生态修复治理进程;以政府平台公司为融资主体，对生态修复项目进行包装，向政策性银行进行融资，不增加政府的隐性债务。

　　修复矿区、植草种瓜、种花生芝麻、养山鸡;开发旅游、培育产业……从靠山吃山到养山护山，从地下开采到地面开花，百年煤矿抖落灰尘，正在乡村振兴绿色发展的康庄大道上接续奋斗，一幅幅彰显产业兴旺之美、文明淳朴之美、共建共享之美、自然生态之美、和谐有序之美的锦绣画卷，正在湘东大地徐徐展开。(张宜婷)