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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）

自带“饭勺”云游八千里，这种小鸟堪称“跨时区旅行家”******

　　有一种小鸟，它自带“饭勺”，觅食的时候认真可爱，被国内观鸟人亲切地称为“小勺子”。但又因是极危物种，全球仅存600多只，非常珍贵，又被称为“鸟中大熊猫”。

　　你能猜到这是什么鸟吗？

　　是的！就是它，勺嘴鹬 (yù )！自带“饭勺”的小萌物！

李东明摄于盐城黄海滩涂 图源：黄海湿地世界自然遗产

　　自带“饭勺”，憨态可掬

　　勾嘴鹬是鹬科勺嘴鹬属的小型涉禽，体长只有14~16厘米，大概只有人的拳头大。它的嘴巴是黑色的，嘴巴末端呈铲形，看上去就像是一个袖珍的小勺子。觅食时特别认真，被广大爱鸟人士称为“自带饭勺”的鸟儿。

　　勺嘴鹬的羽毛颜色很特别，会随季节而变化。夏季，它的上体是黑色，背部棕红色羽缘；冬季，羽背面是灰褐色，具黑褐色羽轴纹。

　　勺嘴鹬的觅食与鸭子更为相似，也是以滤食为主，主要以昆虫、昆虫幼虫、甲壳类和其他小型无脊椎动物为食。勺嘴鹬在烂泥中捕食主要靠“小勺子”，它的喙可以帮助它在泥土中更好地感知猎物。

　　勺嘴鹬常单独活动于水边浅水处和松软的烂泥地上，行走时常低垂着头，不断将嘴伸入水中或烂泥里，边走边用嘴在水中或泥里左右来回扫动前进，甚至转回来的时候，嘴也不用从水中出来。

正在捕食的勺嘴鹬

　　极危物种，鸟中“大熊猫”

　　勺嘴鹬是世界上最稀有的鸟类之一。它不仅因其外貌引人注意，更重要的是其目前的种群数量。

　　由于环境破坏和栖息地萎缩，全球仅剩600多只，数量远少于大熊猫，被列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录极度濒危物种，在2021年2月正式“升级”成为我国一级保护动物。

　　据估算，勺嘴鹬的成熟个体数约有240-456只，大致相当于360-684只个体，而且这一数字可能还在不断减少。

　　因为人类活动、环境污染等导致的栖息地退化及丧失，以及受非法捕猎等因素的影响，勺嘴鹬的生存环境面临极为严峻的考验。从近几年的数据来看，勺嘴鹬的种群数量还在以每年8%的速度减少。

　　勺嘴鹬对繁殖地选择非常苛刻。据近些年研究，勺嘴鹬只在西伯利亚东北部海岸冻原地带繁殖，其中最重要的繁殖地是欧亚大陆的最东北端的楚科奇半岛。每年6-7月，从南方迁徙而来的勺嘴鹬开始求偶、筑巢，准备繁殖。它们在冻原沼泽、湖泊、水塘、溪流岸边和海岸苔原与草地上营巢，尤其喜欢淡水塘边的苔藓草地。

　　由于洪水泛滥、各种天敌动物的捕食及食物短缺等原因，勺嘴鹬的繁殖成功率并不高，每窝产卵3至4枚，仅20%~30%的卵能够孵化成功并最终成活下来。苛刻的繁殖地选择，狭窄的繁殖区域及较低的繁殖成功率是勺嘴鹬自然种群较低的重要原因。

　　飞越八千里，跨时区的超级旅行家

　　勺嘴鹬的故乡在俄罗斯西伯利亚东北部楚科奇半岛。它是一种长距离迁徙的候鸟，每年都会从俄罗斯飞往泰国、印度、中南半岛、新加坡和马来半岛等东南亚地区越冬。

图源：海南日报客户端

　　勺嘴鹬仅在极少数的冻土层地带上繁殖，在东南亚的湿地过冬。每年8-9月份，完成繁殖任务后，很快开始长途迁徙。沿东亚-澳大利亚迁徙线路，跨越北冰洋、大西洋和太平洋，前往东亚和东南亚地区过冬，全程约8千公里。

　　由于航线过长，经常会在我国江苏盐城等地经停中转，在这里停歇休憩、补充能量。像我们人类的旅行一样，“小勺子”的北迁也需要做好充足的准备。

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李东明摄于盐城黄海滩涂 图源：黄海湿地世界自然遗产

　　秋天的盐城黄海湿地仿佛成为了一张大餐桌，此时是观测勺嘴鹬和其他鸻鹬类候鸟的最佳时机。在9月和10月，不同批次的勺嘴鹬都相继抵达，数量可以过百。与此同时，滩涂湿地上的其他各种鸻鹬也是纷繁复杂。勺嘴鹬这小小的身影，往往会淹没在2万、5万，甚至是更多的小型鸻鹬里。

　　在南迁途中，勺嘴鹬会在盐城黄海湿地等地停歇、换羽，之后飞往中国南方及东南亚等地过冬。预计天再冷些，这些小家伙便不能再“赖”在黄海湿地了，只能追寻前辈的步伐，飞往温暖的越冬地。

别看它身体小小的，但能量却是巨大的呀，是个超级厉害的跨时区旅行家。

　　“生态好不好，鸟儿说了算”。勺嘴鹬对栖息环境要求比较高，在盐城、阳西、湛江、锦州等地能发现勺嘴鹬，表明当地有着优良的生态环境。希望以后可以见到更多可爱的“小勺子”！

　　来源：海南日报、复旦大学祖嘉生物博物馆、湛江日报、中国国家地理探索、爱鸟国际、大众科普、盐城发布、CEAAF

　　参考文献：

　　孙仁杰.“极危萌物”勺嘴鹬[J].广西林业,2017(04):25-26.

　　鹤博,蔡志扬,章麟,干晓静,刘文亮,李静,蒋忠祐,王松林,马志军. 勺嘴鹬在中国的分布状况和面临的主要威胁[J]. 动物学杂志,2017,52(01):158-166.

　　整理：刘雪洁

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）