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)
持续提升我国产业链供应链韧性和安全水平******
【深入学习宣传贯彻党的二十大精神】
作者:余典范(上海财经大学中国产业发展研究院常务副院长)
党的二十大报告明确提出,要着力提升产业链供应链韧性和安全水平。2022年中央经济工作会议要求,围绕制造业重点产业链,找准关键核心技术和零部件薄弱环节,集中优质资源合力攻关,保证产业体系自主可控和安全可靠,确保国民经济循环畅通。产业链供应链韧性和安全水平主要指其受到外部冲击后能恢复原样甚至达到更理想状态,在极端情况下能够有效运转,在关键时刻能够反制封锁打压,并能够在价值链中获利的能力。习近平总书记强调,维护全球产业链供应链韧性和稳定是推动世界经济发展的重要保障,符合世界各国人民共同利益。中国坚定不移维护产业链供应链的公共产品属性,保障本国产业链供应链安全稳定,以实际行动深化产业链供应链国际合作,让发展成果更好惠及各国人民。尽管我国是目前世界上少有的产业体系较为完整的国家,拥有潜在的产业稳定性和抵御风险的能力,但在一些核心技术和关键环节上还受制于人。当前,提升重点产业链供应链韧性和安全水平已经上升到国家利益和国家安全的高度,也是实现中国式现代化的重要保障。中国愿同各国一道,把握新一轮科技革命和产业变革新机遇,共同构筑安全稳定、畅通高效、开放包容、互利共赢的全球产业链供应链体系,为促进全球经济循环、助力世界经济增长、增进各国人民福祉作出贡献。增强重点产业链供应链韧性和安全水平,需要改变传统上只注重经济效益的观念,统筹发展与安全,充分发挥产业链供应链的溢出效应,促进产业链供应链实现协同发展。
不断提高产业链供应链的稳定性与可持续性
加快提高我国的产业链供应链的韧性和安全水平,未来应重视以下方面的工作:
提高产业链供应链韧性应成为基础设施建设的重要考虑维度。基础设施包括港口、铁路、公路和仓储等,涉及跨区域的规划、建设,需要建立协同机制,将物流运输链的韧性和安全水平考虑进去。新型数字基础设施建设应致力于为产业链供应链畅通提供更为精准的信息服务、分析与预测,以进一步提高产业链供应链的响应速度。
建立重点产业的关键产品目录。通过竞争性政府采购这一符合国际规范的方式,为确保产业链供应链韧性和安全水平所必需的关键产品和零部件提供支持,在研发补贴与市场应用方面为国产替代创造机会,促进生产本土化并补足产业链供应链的短板。
强化各部门、各区域之间的协同机制,推动各行业、各地区产业链供应链的协同。进一步深化部、省(市)合作,对一些涉及供应链的基础性、紧迫性、共性问题加以针对性解决,如重点产业的技术研发、劳动力教育与培训、基础设施建设等,对供应链短板进行持续改善,增强供应链的韧性。在重点行业共同梳理产业链供应链的安全图谱、断链风险图谱,形成产业链补链固链强链清单、供应链合作清单以及产业链关键技术环节清单。在资金、人才、平台等方面强化对这些领域的稳定性支持,形成强化供应链韧性的合力。利用现有的长三角一体化、粤港澳大湾区建设、京津冀协同发展等区域重大战略,通过建设具有国际竞争力的产业集群,强化我国供应链在国内国际双循环中的吸引力。进一步提升跨区域运输、人才流动、产业分工的合作水平,畅通供应链循环、产业链上下游的协作,增加对国际上高水平供应链企业的吸引力。
加强我国在重要产业链供应链的全球、区域合作机制。在提升产业链供应链韧性与安全水平的过程中,我国企业应加强与全球特别是区域重要供应链经济体的合作,建立长期的合作关系。可以借助已有的区域贸易协定如《区域全面经济伙伴关系协定》(RCEP)等,利用我国申请加入《全面与进步跨太平洋伙伴关系协定》(CPTPP)、《数字经济伙伴关系协定》(DEPA)谈判推进的机会,强化主要贸易伙伴的对话与合作,建立关键产业链供应链环节跨境联合清单,推动信息共享、常态化协商等合作机制,在发生负面冲击时保持产业链供应链稳定。同时,利用这些全球、区域合作机制,我国企业应积极“走出去”,通过开展海外并购、设立海外研发中心、设立海外制造基地、进行海外跨境的产能合作等方式参与全球资源配置和全球市场布局,构建更加稳定、多元的供应链网络。
积极推动产业链供应链的数字化转型
尽快完善重点产业供应链大数据平台系统,为我国产业链供应链快速响应能力的提升提供智慧化的平台支持。积极利用数字化技术,借助历史数据及算法模型等,通过模拟、预测产业链供应链的全生命周期过程,实现对重点产业供应链生产、销售的分析和优化。可以根据产业链供应链中的人员、原材料、物流联动的强度和分布,做好产业链供应链的动态优化方案,提升供应链的应急响应能力。
不断提升产业链供应链数字化核心能力。相关部门应尽快梳理、摸排数字化领域重点技术发展清单,推出国家专项支持计划;鼓励数字化改造服务商做大做强,设立行业数字化改造标杆,引导龙头企业转变为数字化改造方案提供商,鼓励重点数字化企业牵头参与本领域数字化转型的国际标准、国家标准的制定,提升服务能级,增强在全球产业链中的话语权。
围绕重点产业领域推动产业电商平台集群建设。在细分重点领域培育具有全球影响力的产业电商平台企业,围绕平台企业形成规模庞大的优质的一级、二级供应商,并以此带动多个领域形成万亿级规模的市场,在此基础上形成相应领域数字化供应链产业联盟,促进产业电商集群发展。同时,在产业电商平台领域规范反垄断监管,积极引导市场有序竞争,保障其在守正创新的道路上行稳致远。
积极参与全球数字贸易发展,增强国内产业链供应链竞争力。数字贸易规则是国际经贸规则重构和各方博弈的焦点,也是全球供应链重构的重要推动力量。目前包括《全面与进步跨太平洋伙伴关系协定》、美墨加协定(USMCA)、《区域全面经济伙伴关系协定》等在内的110多个区域贸易协定都设有数字贸易章节,同时签署独立的数字贸易协定如《数字经济伙伴关系协定》等成为新的趋势。为此,我们应顺应数字贸易中区域及双边协定作为规则制定的主要方式,以高度依赖技术创新和数据跨境流动的数字服务为发展重点,分步骤制定如智能网联汽车、信息技术等重点领域的数据分级分类标准和重要数据目录。用足用好进博会、服贸会等贸易展会平台,强化数字贸易核心议题的交流协商,与国际组织、数字贸易主要经济体、数字贸易领军企业等持续就面临的年度关键议题及长期发展问题进行交流、协商,建立共同推进机制。探索建设与国际高标准数字贸易规则相衔接、具有中国特色的数字贸易发展体系,打造若干具有国内示范作用和全球辐射效应的数字贸易示范区。因地制宜在不同区域构建数字贸易“朋友圈”,加快数字贸易的纵深发展,强化数字贸易领域的全方位合作。
《光明日报》( 2023年01月05日 06版)