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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）
东西问丨范德伟：“中华第一灯”西汉长信宫灯有何“黑科技”？******
中新社石家庄2月3日电 题：“中华第一灯”西汉长信宫灯有何“黑科技”？
——专访河北博物院研究馆员范德伟
中新社记者 牛琳
长信宫灯，一眼千年。作为河北博物院“镇馆之宝”和中国首批禁止出国(境)展览的文物之一，“中华第一灯”长信宫灯身上藏着哪些“黑科技”？它何以成为中国2000多年前就已着手治理室内空气污染的实证？其中蕴藏着古人怎样的设计理念和智慧？河北博物院学术研究部研究馆员、河北省博物馆学会秘书长范德伟近日就此接受中新社“东西问”专访，解读长信宫灯“黑科技”之谜及其在世界灯具史上的独特价值。
视频：【东西问·镇馆之宝】范德伟：“中华第一灯”西汉长信宫灯何以成为绿色环保灯具“鼻祖”？来源：中国新闻网
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：拥有2000多年历史的西汉长信宫灯，为什么被誉为“中华第一灯”？
范德伟：长信宫灯约制成于西汉前期，距今已2000多年。这盏灯1968年出土于河北省保定市满城汉墓，为西汉时期中山靖王刘胜之妻窦绾墓中随葬品。因灯身有“长信”字样的铭文，遂定名为“长信宫灯”。
长信宫灯整体造型是一位跪地持灯的汉代年轻宫女，两臂之间托持着一盏带罩铜灯，通体鎏金。其造型一改以往青铜器皿的神秘厚重，显得轻巧华丽，实为罕见。这位宫女梳发髻，覆巾帼，身穿广袖长衫，跣足跪坐，把汉代宫女的一个日常姿态定格在灯具之上，造型优美、大气朴拙，具有突出的审美价值。
西汉长信宫灯，现藏于河北博物院。河北博物院供图灯最基本的功能是照明。这款灯高48厘米，放置于案几之上与古人跽坐时的视线同高，符合当时人们席地而坐的生活习惯。令人惊奇的是，它还能对照明效果进行调整。长信宫灯的灯罩部分由两个弧形屏板组成，合拢后为圆形，嵌于灯盘的槽之中，其中一块屏板可以左右开合，以调节灯光的照射方向和亮度，类似于今天使用的台灯。
从科学性看，长信宫灯带有导烟管和灯罩，使用时油烟进入中空的灯体，解决了油灯的烟熏问题。并且，长信宫灯采取分铸套接，宫女身体的头部、身躯、右臂和灯座、灯盘、灯罩分别铸造组合而成。各部分严丝合缝又装插自如，清理烟灰烟垢十分方便。其制作工艺水平之高，在汉代宫灯中首屈一指。
承载着汉代青铜灯具独特造物美学的长信宫灯，将人物、灯与排烟功能完美结合，浑然天成，其功能性与艺术性和谐统一，达到极致，是展示汉文化精髓的经典之物，亦是中国古代青铜灯具中的巅峰之作，因此被誉为“中华第一灯”。
中新社记者：为何美国前国务卿基辛格在参观完长信宫灯后称“中国在两千多年前的汉代就具有环保意识”？它蕴含着中国古人什么样的设计理念和智慧？
范德伟：长信宫灯的设计中，最为突出的是它蕴含的环保理念。由于当时还没有蜡烛，都是点灯烛，主要成分是动植物油脂。以此作为照明燃料，虽实现了照明功能，但燃烧时烟尘较大，往往使室内空气污浊、烟雾弥漫，并伴有刺鼻的气味。
长信宫灯将玄机隐藏在宫女右臂宽大的袖口所形成的排烟通道——导烟管之中。宫女一手执灯，另一手袖似在挡风，实为导烟管，它的一端连接灯盘，另一端连接宫女中空的身体，点燃后产生的烟气烟灰在热力推动作用下，沿着袖管进入并存储在灯体内，直到落入宫女身体底部，从而实现收纳污浊烟尘、清洁空气的目的。
这样的设计类似今天的烟道，但在2000多年前，实在堪称最先进的发明创造，说明中国早在西汉就已着手于居住环境空气污染的治理。
西汉长信宫灯(局部)。翟羽佳摄并且，长信宫灯的灯罩可以开合，既可挡风，又可调节灯光的照度和方向，关闭它，则可以防止烟尘和异味的外泄。
长信宫灯腹部藏烟、分向取光、鎏金灯体、分段设计，构思极其精妙，传达出古人超前的环保意识和器以载道、重己役物、以人为本、天人合一的设计理念。
相比西汉的长信宫灯，西方直到15世纪才由意大利科学家达·芬奇发明铁皮导烟灯罩，比长信宫灯晚了1500多年。因此，中国是最早发明利用导烟管和灯罩解决灯烟污染的国家，在环保造物实践中占据世界领先地位。以至于美国前国务卿基辛格在参观完长信宫灯后盛赞：“中国在两千多年前的汉代就具有环保意识。”
中新社记者：这款堪称“国宝”的汉代灯具，身上刻着的珍贵铭文揭示出它怎样的传奇经历和身世之谜？
范德伟：长信宫灯上刻有“阳信家”“长信尚浴”等9处共65字铭文，从内容、字迹和刻工看，不是一次刻上去的，说明是几经辗转才最终到了中山王后窦绾手中。但是对于这件灯具最初的主人是谁，有过怎样的流转经历，有不同的说法。
长信宫灯上刻有“阳信家”等铭文。河北博物院供图《满城汉墓发掘报告》认为，铜灯最初的持有者应该是阳信夷侯刘揭家，刘揭的儿子因“有罪国除”，这件华美的灯具也被没收，归窦太后居住的长信宫所有。窦太后是汉武帝刘彻及中山靖王刘胜的祖母，窦太后的娘家在清河观津(今河北省武邑县)，距中山国(都卢奴，即今河北省定州市，领14县，辖区大致在今河北省石家庄市北部和保定市中南部的部分地域)不远，因而推测窦绾与窦太后有亲缘关系，灯是窦太后赐予窦绾。
另有专家推测，长信宫灯最初的持有者“阳信家”指的是阳信长公主，即汉武帝刘彻的亲姐姐，她把这件灯具献给了窦太后，窦太后又转赠给了窦绾。
近期又有学者通过对铭文细节的梳理，提出长信宫灯最初的持有者是“长信尚浴”的窦太后，窦太后把灯赐给了阳信长公主，阳信长公主转赠给了窦绾。
西汉长信宫灯(局部)。河北博物院供图皇太后、诸侯王、长公主，再加上王后窦绾，这其中又有怎样曲折的流传经历或惊心动魄的故事？随着研究的不断深入和新的考古资料不断面世，真相会离我们越来越近。
中新社记者：为何说像长信宫灯这样的环保灯具在汉代就已盛行？它所带来的历史“灵感”如何启示今天？
范德伟：汉代是中国古代历史上繁荣和发展的时期之一，社会生产力水平得到极大恢复和提升，呈现盛世局面。
釭灯是灯具发展到汉代的一种创新灯型，这类灯具将减少烟尘污染的环保思想通过独特的灯具造型和结构加以实现，达到了科学、技术、美观、适用的完美结合。汉代釭灯堪称中国古代绿色环保灯具，长信宫灯正是其中的代表性精品。
有趣的是，像长信宫灯这样具有环保功能的汉代灯具并非孤例。如江苏省扬州市甘泉汉墓出土的错银铜牛灯，牛背上的灯盏同样设有灯罩，点燃后的烟尘通过灯罩、导烟管进入牛头和中空的牛腹；山西省朔州市平朔汉墓出土的西汉雁鱼铜灯，烟尘亦可以通过鱼和雁颈进入中空的雁腹，等等。这说明在中国汉代环保灯具已然盛行。
参观者拍摄错银铜牛灯。苏阳 摄2000多年后的今天，长信宫灯再次火出圈：北京2022年冬奥会火炬接力火种灯的创意即源于“中华第一灯”——西汉长信宫灯，是希望借“长信”之义，表达人们对光明和希望的追求和向往。
长信宫灯代表了中国汉代青铜灯具设计的最高水平，是汉代设计的典范，其技艺与理念均启示着当下。(完)
受访者简介：
范德伟，河北博物院学术研究部研究馆员，河北省博物馆学会秘书长。《大汉绝唱——满城汉墓》展览主创团队成员，先后受邀在央视“国宝档案”等栏目做专家访谈，央视“百家讲坛——满城汉墓”专题主讲人。主持或参与的《行山——中国传统文化的当代形塑》等多个展项在全国陈列展览评选中获奖。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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