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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）

黑龙江：白雪缘何变白金******

　　2022年12月17日，作为哈尔滨市的城市名片与享誉国内外的冬季旅游热门景区，以“冰雪之都，创意无限”为主题，第24届哈尔滨冰雪大世界开门纳客。据景区负责人介绍，景区建设了“元宇宙体验中心”，通过VR游乐设施体验、VR大空间、VR游戏等虚拟现实技术，让游客沉浸式体验冰雪乐趣。

　　哈尔滨冰雪大世界是哈尔滨市打造冰雪产业的一大亮点。多年来，哈尔滨市利用资源优势，全力推动冰雪产业提质增效，为该市乃至黑龙江省的旅游经济注入了活力。哈尔滨市文化广电和旅游局局长王洪新表示，哈尔滨市运用冰雪语言，展示哈尔滨的城市特质与资源优势、历史底蕴与激情活力，以此推动旅游产业高质量发展。

哈尔滨松花江冰雪嘉年华丁香女神在大门口热情迎接游客 哈尔滨市文化广电和旅游局供图

　　为提高冰雪整体竞争力，哈尔滨市各大冰雪景区在市场营销上下足功夫。各景区通过联合宣传、联合促销、联合经营、联合推介等手段，进一步提高了市场影响力和产品竞争力。如亚布力滑雪度假区实行三山资源整合统一经营，游客一卡在手畅滑三山，使当地滑雪市场空前活跃。

　　正值隆冬时节的哈尔滨，是赏冰乐雪、玩转北国的好地方。为了让优质冰雪项目走进千家万户，今年入冬前，哈尔滨市文化广电和旅游局赴厦门、南宁、昆明、桂林等10座城市进行冰雪营销，并亮相2023中国北方冰雪旅游海外推广季，向全球发布哈尔滨市得天独厚的冰雪资源。

　　哈尔滨市文化广电和旅游局推广营销处处长姜兆生表示，作为城市的鲜明标识和核心特色，哈尔滨已逐步建立起文化底蕴深厚、风情体验多元、消费链条完整、场景空间广阔、多种产业融合、国内市场领先的冰雪经济体系。

　　冰雪与艺术的深度融合是哈尔滨市繁荣冰雪产业的另一特色做法。每当冬季来临，哈尔滨市的各大冰雪景区通过举办俄罗斯歌舞演出、俄罗斯芭蕾舞演出、朝鲜歌舞演出、韩国歌舞演出、中外名家作品展等展示活动，吸引游客走进景区。同时，哈尔滨交响乐团、黑龙江省杂技团、黑龙江省京剧院、黑龙江省龙江剧艺术中心、黑龙江省评剧艺术中心等单位，每年驻场演出近万场次，满足了游客白天观景、晚上看戏的心愿。

　　“冰雪+节庆”也成为哈尔滨冰雪产业大发展大繁荣的助推器。于1985年创办的哈尔滨冰雪节，通过冰雪演艺、冰雪科技、冰雪群文、冰雪运动等深度融合，极大提高了哈尔滨市的冰雪知名度。兆麟公园冰灯艺术游园会、亚布力国际滑雪节、亚布力春雪节等以冰雪为主题的节庆活动，深受游客欢迎。来自江苏省南京市的游客崔先生说：“哈尔滨的冰雪节庆活动新鲜刺激，给人难以言说的美。”

　　目前哈尔滨市正在推动“冰雪文化之都”建设，作为其重要内容的哈尔滨之冬冰雪季，推出“相约冰城”“冰雪欢歌”“春雪之韵”三大冰雪文化旅游新篇章，以“冰雪体育”“冰雪经贸”“冰雪时尚”“冰雪创意”等八大板块活动为主线，打造100余项涵盖观览、民俗、体育、度假、极限挑战等内容的冰雪产品，为国内外游客提供一场形式新颖、内涵丰富、规模盛大的冰雪文化旅游盛会。

　　多年来，哈尔滨市在冰雪装备上不断发力，形成了以索道、魔毯、造雪机、滑雪板、戏雪游乐器材、滑雪服装等产品为主的冰雪产业。哈尔滨鸿基索道工程有限公司的客运架空索道、客运拖牵索道、滑雪输送机等系列产品出口到多个国家；哈尔滨万客特种设备有限公司推出的冰上风动艇，作为冰帆供游客使用；哈尔滨乾卯雪龙体育用品有限公司可以生产高山滑雪板、大众越野滑雪板等多种产品。

　　内容丰富、形式多样的冰雪赛事，是哈尔滨市推动冰雪产业做大做强的得意之笔。哈尔滨冰雪大世界国际冰雕邀请赛、太阳岛雪博会国际雪雕比赛、哈尔滨冬泳表演赛等众多冰雪赛事已成为很多游客每年期待的盛会。亚布力全国大众滑雪精英赛、哈尔滨市“U系列”青年滑冰比赛、哈尔滨短道滑冰邀请赛等冰雪赛事，也让哈尔滨的冰雪产业声名远播。哈尔滨伏尔加庄园举办的芬兰蒂亚马拉松越野滑雪比赛是哈尔滨首次引进世界知名品牌赛事，吸引近万名选手参加。

　　为了提高冰雪品牌传播度和美誉度，哈尔滨市每年都举办百万青少年上冰雪活动，在持续开展速度滑冰、高山滑雪、冰壶、冰球、雪地足球等冰雪项目培训的同时，还举办了哈尔滨中小学生冰球联赛、中小学生滑雪比赛等赛事活动，实现了课堂内向课堂外延伸、冰上向雪上延伸、传统项目向趣味项目延伸的目标，为冰雪产业的发展培养了大批预备人才。

　　今年冬季，哈尔滨市文化广电和旅游局推出了梦幻冰城之旅、趣体验冰雪之旅、冰雪艺术之旅、休闲度假滑雪之旅等10条冰雪特色旅游线路，涵盖冰雪亲子研学游、冰雪艺术游、冰雪运动游、休闲度假游、民俗风情游等主题，为游客领略哈尔滨冰雪魅力提供了便利。

　　哈尔滨市文化广电和旅游局副局长李耕表示，哈尔滨市冰雪资源丰富，下一步将在扩大冰雪品牌影响力上再度发力，通过创建精品景区、开展特色展示活动及营销推介活动、打造精美旅游纪念品等十大方式，推动哈尔滨文旅强市建设。（本报驻黑龙江记者 张建友）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）