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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)

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美国甩掉的锅让中国背?中国给了这三个回复******

  美国自2017年退出应对气候变化的《巴黎协定》以后,不仅给全球应对气候变化的大联盟带来重重一击,也甩掉了很多作为一个发达国家和第二大碳排放国应该承担的责任。

  第二十四届联合国气候变化大会正在波兰卡托维兹举行。期间,有发达国家企图混淆中国发展中国家定位、渲染中国是第一大碳排放国,意图让中国承担更多责任,将美国“不背的锅”甩给中国。

  面对美国的“退群”和发达国家的“@”,中国的回复是:“我们拒绝‘背锅’。”

  回复一:中国仍是发展中国家 已做出超出法定义务的努力

  有声音指出,中国已经是第二大经济体,质疑中国的发展中国家地位,认为中国不应该享有发展中国家在应对气候变化中的权利,应该承担像发达国家一样的责任。对此,中国气候变化事务特别代表解振华表示,之所以有这样的声音是因为还不了解中国的国情,“中国仍然是一个发展中国家,一个最大的发展中国家。”

中国气候变化事务特别代表解振华。中新社 陈溯/摄中国气候变化事务特别代表解振华。中新社 陈溯/摄

  解振华在卡托维兹气候大会参加的第一场活动——“气候传播与公众意识”主题边会上指出,中国人均GDP(国内生产总值)8800美元,仅为全球人均GDP80%的水平,在全世界排在70多名,还未跨过“中等收入陷阱”,还有3000万至7000万贫困人口。在当前经济不确定性增多的情况下,中国仍面临着严峻的既要发展经济又要消除贫困,还要提高民众生活水平、创造就业机会等等非常大的挑战。“中国要实现NDC(国家自主贡献)的目标,要付出艰苦卓绝的努力,要作出相当大的努力才能够实现。”

中国生态环境部气候司司长、中国代表团副团长李高。中新社 陈溯/摄中国生态环境部气候司司长、中国代表团副团长李高。中新社 陈溯/摄

  中国生态环境部气候司司长、中国代表团副团长李高在接受中新社国是直通车记者采访时表示,根据《联合国气候变化框架公约》,中国享有发展中国家的权利。“有一些发达国家想把中国从发展中国家中‘摘出来’,这从法律角度和现实角度都不可能实现。”

  根据《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴黎协定》,对发达国家的要求是率先大幅度减排,为发展中国家提供资金和技术支持,对发展中国家的要求是实现相对减排。对于发展中国家并没有提出更多的要求。但中国作为一个负责任的发展中国家,应对气候变化一直不曾懈怠、走在应对气候变化的最前面。2007年中国颁布了发展中国家第一部应对气侯变化的国家方案,并持续强化和落实国内相关政策。

  解振华表示,中国政府最近25年采取了很多措施,一是力行节能,累积节能量占全球节能量50%以上;二是优化能源结构,可再生能源的总装机容量达6.5亿千瓦,占全球的2.8%。淘汰关停火电机组1.7亿千瓦,相当于欧洲一个大国装机总量的两倍;三是解决交通领域排放问题,中国快速发展地铁、高铁等公共交通,特别是电动汽车的发展,中国电动汽车总拥有量占世界拥有量的50%;四是增加森林碳汇,中国的人工造林面积是世界上最大的。

  “作为一个发展中国家,我们在应对气候变化所有应该采取的措施我们都做了,而且做得很好,在全球减排总量中占了很大一部分。”解振华表示,中国减排取得的进展得到国际社会的充分肯定。

  回复二:中国是第一人口大国 碳排放第一并不奇怪

  中国虽然是第一大碳排放国,但中国也是世界第一大人口大国,排放问题的产生主要来源于人类活动。李高表示,“中国是世界第一人口大国,因此碳排放总量较高。从人均来看,中国的人均碳排放比美国低得多。”

  清华大学气候变化与可持续发展研究院学术委员会主任何建坤在接受国是直通车采访时表示,中国是一个发展中大国,人口多,经济体量也大,二氧化碳温室气体排放量也是最大的,但随着中国经济快速发展,虽然二氧化碳排放总量是增加的,但每单位GDP产出的二氧化碳排放是下降的,即单位二氧化碳排放产出的经济效益是不断上升的。

  何建坤表示,相对于一个国家的碳排放总量,单位GDP二氧化碳排放数据才是考察一国碳排放情况的准确指标。

  在2009年哥本哈根气候大会上,中国提出到2020年单位GDP(国内生产总值)的二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。到2017年年底,中国已经提前三年超额完成这一目标,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降46%。

  “中国正处于工业化、城市化阶段,还要发展经济和改善民生,在这种情况下单位GDP碳排放量下降速度仍超过4%,远快于世界2%的水平,令世界瞩目。”何建坤表示,根据《巴黎协定》,发展中国家要实现全经济领域的减限排,发达国家则要实现全经济范围的绝对减排。有声音认为,中国作为世界第二大经济体和世界第一大碳排放国,也应该像发达国家一样实现全经济范围绝对减排。对此,中国表示“做不到”。

  李高表示,中国经济仍处在中高速发展阶段,中国的碳排放还需要一段时间才能达到峰值。

  《巴黎协定》重申“共同但有区别”的原则,即划定一个国家应对气候变化的责任,要根据这个国家的实际国情和发展阶段。

  李高表示,虽然中国碳排放还未达到峰值,但中国会继续强化减排措施,逐步减少煤炭消费的总量,并与中国国内防治污染的政策相结合,为应对气候变化作出更多贡献。“中国将进一步促进应对气候变化与经济发展的结合,尽可能快地降低碳排放水平,但不能超越国情和发展阶段。”

  回复三:发达国家应该承担更大责任 中国不背美国的锅

  有外媒指出,中国应该如发达国家一样给发展中国家提供更多资金支持,对于目前美国“退群”的现状,也有发达国家意欲让中国来补上资金漏洞。

  对此,解振华表示,中国是一个发展中国家。在资金问题上,根据《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴黎协定》,基于历史责任、当前发展水平能力,发达国家为发展中国家提供资金支持是义务。2015年中美元首就气候变化发布的联合声明更明确提出,敦促发达国家出钱,鼓励发展中国家自愿出钱,欢迎其他私营机构出钱,这些都是划定的非常清楚的。

  “我们不会去填补发达国家应该做的事情。”李高表示,比如美国曾经承诺给绿色气候基金(GCF)捐赠20亿美元,但现在美国宣布退出《巴黎协定》资金也随之没有着落,中国的态度很明确,如果美国不履行已经提出的资金承诺,请其他发达国家来填补,中国不会负担这笔资金。

  李高表示,作为发展中国家,中国有法定权利得到资金支持,但中国并没有滥用这一权利,中国积极推动发达国家拿出资金支持发展中国家。目前中国没有从绿色气候基金得到资金支持。与此同时,中国主动通过南南合作支持其他发展中国家。未来中国将进一步提升气候变化南南合作力度,帮助其他发展中国家增强应对气候变化能力。(陈溯)

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