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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）

阴山优麦聚焦科技创新 延长燕麦产业链******

　　在位于内蒙古乌兰察布的内蒙古阴山优麦食品有限公司（以下简称“阴山优麦”）的车间里，一派繁忙景象：产品生产区，工人正在燕麦产品生产线上操作；产品检测区，公司技术人员正在检验燕麦产品质量；产品打包、装卸工区，工人正忙着装箱、贴单、装车……一系列工序井然有序地进行。

　　阴山优麦成立于2015年，是一家集燕麦育种、规模化种植、农产品深加工、产品销售、仓储物流、燕麦科技创新和燕麦文化与品牌推广于一体的燕麦全产业链公司。从一家小公司成长为农业产业化国家重点龙头企业，小燕麦做成了大产业。阴山优麦董事长卢文兵说：“公司的高成长性源于坚持创新发展，立足农产品深加工，持续完善产业链，走出一条农业科技现代化发展之路。”

　　“燕麦是乌兰察布的主要农作物之一。我一直想通过建立龙头企业，以‘公司+农场+农户’的方式，带动燕麦产业发展，为农民增收致富作出贡献。”卢文兵说，依据当地资源优势，公司大力发展农产品精深加工，提高燕麦资源利用率，提升农产品附加值，加快农业产业化发展。

　　“为提高生产效率，我们以调整生产加工工艺流程为抓手，对生产线实施了大规模技术改造。”阴山优麦常务副总经理肖平波说，通过对生产线进行自动化改造，生产效率和产品质量均得到显著提升。目前，阴山优麦已建成年产3万吨燕麦香米、2万吨燕麦片、2000万个燕麦杯、6000吨燕麦粉（莜面）加工生产线。

　　除生产线改造外，阴山优麦严格把控产品质量，精细化管理，以优质产品开拓市场。为了给消费者提供优质燕麦，在种植环节上严格按照有机体系标准规范种植；在加工过程中运用先进工艺和检测设备严把质量关，不断完善产品质量控制管理制度。“公司实现从原料、生产、加工到销售的全链路质量控制和管理，从而有效防范和控制质量风险。”卢文兵说。

　　创新是企业发展的动力源泉。近年来，阴山优麦通过加强产学研合作、加大研发投入等方式，不断探索新技术，研发新产品。卢文兵说：“为提高创新能力，我们与乌兰察布市农林科学研究所等科研院所开展合作。比如，在种植基地技术指导、优质燕麦品种繁育以及燕麦加工与推广等方面深入合作，拓展产品研发的深度和广度，着力开发燕麦高端产品，进一步延伸产业链，提升产品附加值。”

　　在公司的产品展示区域内，记者看到燕麦米、燕麦肽、燕麦谷物饮等一系列深加工产品。工作人员介绍，借助科技手段进行深加工之后，每亩燕麦能够实现约2000元的产值。尝到先进技术的甜头，阴山优麦更加坚定了走创新发展之路的决心，坚持做研究、搞创新。公司结合市场需求相继推出了燕麦纤维粉等高附加值产品以及混合谷物燕麦产品。

　　凭借创新实践，阴山优麦还积极参与即食燕麦片地方标准的制定。截至目前，公司已获得发明专利9项、实用新型专利8项。

　　“坚定不移走农产品精深加工之路，是公司的发展方向。”卢文兵说，科技创新为企业注入强大发展动能，阴山优麦的市场份额不断扩大，竞争力得以增强。公司已建成覆盖20多个省份的市场销售网络，开拓了一批集团业务渠道及多个电商渠道。2020年实现销售额1.06亿元，2021年实现销售额1.2亿元，2022年销售额达2亿元。

　　当下，随着居民生活水平的提高以及对健康饮食需求的增加，燕麦食品未来消费人群和人均消费量将持续增长，中国燕麦市场前景广阔。卢文兵介绍，下一步，公司将立足当地特色农业优势，继续加大育种投入，与科研部门配合，培育高产、优质的燕麦新品种。同时，不断推进燕麦精深加工，加大产品创新力度，研发出更多优质健康、时尚便捷的燕麦食品，并将继续强化扶农助农机制，发挥龙头企业的带动作用，为农民增收、农业增效作出贡献。（余 健）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）