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)
与其盲目囤药,不如多“囤”免疫力******
近期,许多人都在囤药备战奥密克戎。有人因买不到药而焦虑,有人因逼近“决赛圈”而紧张,甚至有人开始提早吃药预防。在昨晚上海市卫健委、市科委、市健康促进委办公室主办的“新冠防疫大咖说”系列直播活动中,上海中医药大学附属曙光医院肺病科主任张炜表示,所谓“上工治未病”,与其盲目囤药,不如多“囤”免疫力,做到“饮食有节、起居有常、劳逸有度、情志畅达”,这对每个人都是切实可行的方法。
这波疫情有新特点,分清“风寒”与“风热”很重要
从中医角度看,新冠病毒属于疫病的范畴。从《黄帝内经》到《伤寒论》,中医中药治疗疫病有一套完整的理论,某种意义上说,中医历史就是与疫病斗争的历史。
中医讲求辨证论治,所谓辨证,就是分析、辨认疾病证候,即疾病发展过程中出现的一系列症状。中医治疗新冠病毒感染,针对的不是病毒本身,而是患者表现出的证候。2020年至今,张炜一直在救治一线参与查房。据他观察,眼下这波疫情患者的证候特点的确有些变化:上半年以风、热、毒为主,现在相当部分患者都有风寒束表、外寒内热的表现,也就是所说的怕冷等症状。
张炜强调,此轮疫情,患者主要表现为恶寒、发热、咳嗽。因此在中医治疗上,一定要先分清“风寒”与“风热”。风寒患者以怕冷为主,常伴有流清鼻涕、咽痒等症状,恶寒患者可通过发汗带走邪气。而风热患者发热较重,可伴有流脓涕、咽痛等症状。在临床治疗上,一定要辨别准确,否则可能会适得其反。
事实上,患者反映较多的浑身酸痛、喉咙痛、头痛、咳嗽等都是寒邪的表现。比如许多网友说的“吞刀片”,这是因为肺外开窍于鼻、内开窍于咽,肺邪拥堵在咽喉,就会表现为明显的喉咙痛。而头痛也在于寒邪外达、风寒束表,肌肉酸痛也是寒化证的明显表现。
针对热议的“感染后可否洗头洗澡”,张炜表示,中医讲究瘥后防复,包括防食复、防劳复、防药复、防病复。具体来说当身体发汗热度褪去后,毛孔处于张开状态,这时外邪易侵入体内,若再遭风寒疾病则可能加重。
药食同源,葱姜水、炖雪梨、蒸橙子都有辅助功效
中医疫病理论的核心是“正气存内,邪不可干”,关键在于扶正祛邪。所谓扶正,就是调节机体,提高自身免疫力。为此,今年上半年上海出台的新冠病毒预防方案中就包括曙光医院研制的代茶饮。作为一种预防手段,“曙光防疫强身饮”由黄芪、金银花、干芦根、广藿香、紫苏叶五种中药材配伍而成,最多的时候每天的开方量达3000多副。不过,对于儿童、孕妇等特殊人群,能否服用代茶饮,还需具体咨询医生。
既然中药可起到辅助预防的效果,一些尚未感染、逼近“决赛圈”的人们可否通过提前服药来预防感染呢?对此张炜表示,中药讲求辨证治疗,对付新冠,主要从风、热、毒、淤、虚这五点切入。在人体无证的情况下提前用药,不仅疗效不明,甚至会得不偿失。因为个体之间存在差异,感染新冠病毒后,有人表现为风寒,有人表现为风热,在感染之前,不可能预知每个人具体属于哪一种。
如果已经感染,家中又没有合适的中药材,则可通过一些药食同源的替代方法进行辅助治疗。比如葱姜红糖水,可用于早期的畏寒发汗,这个阶段,刮痧、暖腹、喝热粥都有助于缩短病程,让人舒适。炖雪梨、蒸橙子等食疗也可起到润肺功效,但应避免桔子、榴莲、芒果等燥热水果。保持肺部湿润、增加纤毛抖动,更容易排毒,从而增强自身免疫力。
积极提升免疫力,用平和心态看待新冠,重视但不恐慌
从西医角度看,核酸或抗原由阳转阴,则代表患者基本康复,即所谓的“阳康”。而从中医角度看,一些人核酸转阴后,仍伴随疲劳气短、腰酸出汗等症状。张炜说,处于康复期的人们可通过中医调理有针对性地进行治疗,即瘥后防复。比如,疲劳气短是气虚的表现,可通过人参、黄芪扶正补气,腰酸出汗的人群可服用六味地黄丸等补肾益气。
同时,一些遗留的呼吸道症状也要抓紧治愈,不要拖成慢性呼吸系统疾病。张炜提醒“阳康”们,尽管短期内二次感染的比例非常低,但若免疫力低下仍存在再次感染的可能。康复后的两个月之内,普通感冒也要当心。
张炜建议,老年人和患有基础疾病的人群,在积极治疗心、脑、肾等基础疾病的同时,可通过八段锦、太极拳等中低强度的锻炼,帮助尽早恢复。
随着新冠病毒感染纳入“乙类乙管”,张炜希望大家用平和心态看待新冠,要重视但不要恐慌和紧张,饮食有节、起居有常、劳逸有度、情志畅达,以积极向上的生活状态面对新冠病毒的常态化管理。(记者 任荃)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)