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)
国际油价走低、原油系期货飘绿,为何汽柴油价格仍上调******
国家发改委2月3日傍晚发布消息,根据近期国际市场油价变化情况,按照现行成品油价格形成机制,自2月3日24时起,国内汽、柴油价格(标准品)每吨分别提高210元和200元。
折升价,上述调幅对应92号汽油上调0.16元,95号汽油和0号柴油均上调0.17元。据大宗商品资讯机构卓创资讯测算,以油箱容量在50L的家用轿车为例,加满一箱92号汽油将较之前多花8元,95号汽油多花8.5元。油耗方面,以月跑2000公里,百公里油耗在8L的小型私家车为例,到下次调价窗口开启(2月17日24时)之前的时间内,消费者用油成本将增加12元左右。物流行业,以月跑10000公里,百公里油耗在38L的重型卡车为例,在下次调价窗口开启前,单辆车的燃油成本将增加301元左右。
经澎湃新闻计算,进入2023年以来,成品油调价经历“二涨一跌”。涨跌互抵后,年内汽油、柴油价格分别上涨255元/吨、245元/吨,对应每升92号汽油、95号汽油及0号柴油上涨0.20元左右。国内大多数地区92号汽油零售限价处于7.5-7.9元/升区间。
国际原油期货方面,截至2月2日收盘,2023年3月交货的WTI原油期货下跌0.53美元/桶(-0.69%),结算价报75.88美元/桶;2023年4月交货的布伦特原油期货下跌0.67美元/桶(-0.81%),结算价报82.17美元/桶。3日,国际油价显著下跌。自2月以来,油价震荡走低。
调价当天,在国内商品期市表现上,原油系品种飘绿。2月3日日间盘收盘,国内商品期货主力合约多数收跌。截至当天15时,燃油主力合约领跌期市,跌超3%,低硫燃料油跌超2%。上海国际能源交易中心日间盘原油期货合约低位震荡,国内原油期货主力2303合约开盘531.7元,截至日间收盘,收报531.9元,跌1.92%或10.4元;结算价为532.0元。
这看起来似乎是矛盾的。为什么会出现国际油价走低、原油系期货飘绿的同时,本轮调价窗口汽柴油价格却上调?其实,这是由国内成品油价格调整机制决定的。
按照《石油价格管理办法》有关规定,国内汽、柴油最高零售价格根据国际市场原油价格变化情况,每10个工作日调整一次。每次价格如何调整主要看调价前10个工作日国际油价平均值与再之前10个工作日平均值的比较情况,不是简单由调价前几天国际油价变动决定。从这轮计价周期的原油变化率看,国际原油价格呈现先扬后抑趋势,但整体价格走高。
金联创能源分析师王延婷表示,中国优化疫情防控政策后,出入境管控进一步放松,市场对中国能源需求预期乐观。另外,EIA将2023年全球原油需求增速预期上调5万桶/日至105万桶/日,再考虑到对俄罗斯石油制裁加码,对燃料供应减少的担忧增加。能源需求前景有所改善与供应减少担忧共同提振油价持续反弹。后期虽然因炼油需求疲软和出口低迷,美国原油库存增加,以及在欧洲央行与英国央行货币政策公布前,市场心态趋于谨慎,对原油价格形成打压,但原油整体均价依然上涨明显。
从历史调价数据看,成品油调价与国际油价走势并非“跟涨不跟跌”。此前也多次出现过调价日之前国际油价大幅上涨,但当期国内成品油价格却下调的情况。例如,2021年12月17日是调价日,之前2个工作日国际油价连续上涨,但当期国内汽、柴油价格每吨分别下调130元、125元。据澎湃新闻不完全统计,2021年7月26日、3月31日,2020年9月18日等调价日均出现过类似情况。
隆众资讯原油分析师李彦认为,以当前的国际原油价格水平计算,下一轮成品油调价开局将呈现下跌的趋势。目前来看,欧美经济衰退忧虑仍在延续,俄罗斯实际供应没有出现显著下滑,预计下一轮成品油调价下调的概率较大。
卓创资讯成品油分析师王雪琴称,美联储加息放缓符合市场预期,但全球央行紧缩货币政策不变,依然对国际油价形成利空压制。另一方面,欧佩克+维持现有产量政策不变,在一定程度上对油市底部支撑明显。短期国际油价单边推涨的压力依然较大,油价有望延续波动行情。新一轮调价以下调预期开场。