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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）

持续推进“地趴粮”整治******

　　农户科学储粮关系农民增收和国家粮食安全。今年东北三省一区粮食产量占全国粮食产量的比重超过26%，保障国家粮食安全“压舱石”作用凸显。然而，东北“地趴粮”现象仍然存在，农户储粮损失仍然较为严重。

　　“地趴粮”是存在于我国东北和西北地区的一种传统储粮方式，以玉米储存为主。新收获的玉米水分大，每年秋收之后脱粒之前，农民习惯将新收获的玉米堆放在院子里或者地里晾晒。中国农业大学经济管理学院教授武拉平认为，北方“地趴粮”形成的主要原因，是农户储藏设施缺乏。“地趴粮”容易被鼠咬虫蛀鸟食，遇到雨雪天气，极易发生霉变坏粮。应引导农户科学储粮安全储粮，确保农民增产增收，增加粮食有效供给。

　　建设完善立体储粮设施

　　吉林四平市双辽市卧虎镇前六家子村党支部书记、种粮大户王艳秋今年种了4500亩玉米，由于储粮设施投入不足，只储存了十分之一左右的玉米穗，其余全部卖掉了。王艳秋说，明年要整村推进“地趴粮”整治，争取把新收获的玉米尽可能储存起来，择机售粮，实现种粮收益最大化。

　　让“地趴粮”站起来，折射出农户储粮方式的变化。吉林省粮食和物资储备局仓储管理处处长冯锡仲介绍，吉林省加大财政资金支持力度，根据农户庭院储粮条件和经济状况，支持引导农户通过搭栈子、上楼子、码趟子以及搭建风道、建设简洁安全的钢结构立体储粮装具等方式，实现简易立体储粮；对劳动力不足的农户，鼓励利用村集体建设用地、闲置区域等，集中搭建立体储粮设施；对种粮大户、农业合作社等新型农业经营主体，利用现有仓储设施资源开展粮食产后服务，为他们提供“即时结算、延期服务、代烘干代储存”等服务，推动农户储粮方式向“存粮在库”精细化管理转变。

　　为减少农户储粮损失，2017年国家启动实施优质粮食工程，在全国建设粮食产后服务中心，为农户提供代清理、代烘干、代储存、代销售、代加工等“五代”服务。

　　乘着国家政策的东风，东北主产区持续推进农户安全储粮及推进“地趴粮”整治。黑龙江高度重视农户储粮减损，2018年至2020年期间，推广搭建了农户科学储粮装具11.41万套，全部投入使用每年可实现科学棒储玉米226.26万吨、减损6.16万吨。吉林省持续推进农户安全储粮工作，截止到2022年11月底，吉林全省农户立体储粮率达到90.5%，计划到2024年底全省消除“地趴粮”。

　　科学储粮实现减损增收

　　近年来，东北“地趴粮”逐渐减少，农户储粮损失大幅下降。据中国农业大学粮食经济研究团队2022年10月对全国27个省（区市）4548个农户的问卷调查结果显示，东北三省37.11%的玉米种植户收获后没有销售，以玉米楼子、栈子、吊子等储藏方式储存的玉米占25%；金属仓储存占19.44%，袋装占15.28%，“趴地”玉米所占比重不是很大，农户玉米储藏环节平均损失率为4.01%。

　　储粮环节是影响农民种粮收益的最后环节。现在东北农户摒弃“地趴粮”落后的储粮方式，实现立体储粮，可择机择价售粮，增强农户市场议价能力，实现好粮卖好价。黑龙江海林市长汀镇平安村村民卞树军告诉记者，他今年种了180亩玉米，把玉米穗储存到“玉米楼子”里，计划明年夏天再卖，期待卖个好价。

　　今年我国粮食再次实现高位增产，但粮食紧平衡的格局未变。冯锡仲说，改善储粮条件，消灭“地趴粮”，增强农户抵御风险的能力，减少粮食损失，再造“无形良田”，相当于增加了粮食有效供给；降低粮食生霉和坏粮风险，提高粮食品质，相当于提供优质粮源；粮食经过自然通风降水，达到安全水分，不需要烘干降水，实现了绿色可持续发展。

　　形成“地趴粮”整治合力

　　多年来有关部门一直倡议消灭“地趴粮”，但是东北地区“地趴粮”仍然存在，改善农户储粮条件，降低农户储粮损失还有较长的路要走。《粮食节约行动方案》明确指出，要支持引导农户科学储粮，在东北地区推广农户节约简捷高效储粮装具，逐步解决“地趴粮”问题。

　　“地趴粮”问题的形成既有地理环境、自然条件、风俗习惯等客观因素，也有思想行动等主观因素。冯锡仲告诉记者，吉林省粮食和物资储备局成立了工作专班，全力推进“地趴粮”整治工作。采取县市自查自评、省级部门核查和省级现场抽查相结合的方式，对县市“地趴粮”整治情况进行年度考核。

　　“地趴粮”形成的根子在思想，症结在储粮设施缺乏。武拉平认为，从中央到地方，都应积极采取措施消除“地趴粮”现象。应继续推广玉米籽粒收割，对玉米籽粒适当晾晒或烘干后进行销售或储藏。对于不宜或没有进行籽粒收割的农户，地方政府应适当支持农户建设玉米栈子或者玉米楼子等简易储粮设施进行离地立体储粮。对于没有较好储藏条件的农户，村集体应充分利用集体建设用地建设乡村集中储粮点，避免储粮不当带来损失。

　　粮食产后服务体系建设是优质粮食工程的重要内容，为农户储粮提供专业化社会化服务，能够有效解决农户储粮难的问题。武拉平认为，国家应继续实施优质粮食工程，建设更多粮食产后服务中心，并积极鼓励粮食产后服务中心与农民合作社、家庭农场、种粮大户合作，不断提升农户科学储粮减损能力。（记者刘 慧）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）