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)
睡觉忘摘隐形眼镜,眼球变白险失明!戴隐形需要注意什么?******
近日,山东济南一名23岁男子因新婚之夜忘摘隐形眼镜,第二天醒来发现一只眼睛竟然看不见了,最终通过角膜移植手术才保住了眼球。根据医生的诊断,该男子因忙于婚礼,不但没有摘隐形眼镜,手卫生做得也不好,导致了角膜严重感染。
不少网友看到该新闻后纷纷后怕,表示以后不敢佩戴隐形了。也有网友认为没有那么严重,自己有几次睡觉也忘记摘掉隐形,也没有关系。那么,晚上不摘隐形真的有那么大危害吗?我们佩戴隐形眼镜的过程中需要注意什么?一起来看一下~
1 隐形眼镜——眼睛摄氧的阻碍
隐形眼镜又叫作角膜接触镜,佩戴时隐形眼镜覆盖在我们的黑眼球(角膜)上,黑眼球代谢需要氧气,其中80%的氧气需要从空气中获得,覆盖在眼球表面的隐形眼镜就像一个屏障,隔绝了黑眼球和氧的接触,影响代谢。
来源:摄图网
此外,隐形眼镜还会吸收水分和细菌。所以为了佩戴舒适,隐形眼镜需要保持湿润,所以它会从我们的眼睛里吸收水分,也会捕获细菌,所以定期取出隐形眼镜进行清洁非常重要。
所以一般建议佩戴时间不超过八小时,否则容易造成角膜缺氧,如眼睛有异物感、发痒、干涩等。
2 晚上睡觉不摘隐形更容易导致角膜缺氧
晚上睡觉时,眼睛处于闭合状态,再戴隐形眼镜则更容易造成角膜缺氧。
美国《死亡率与发病率周报》刊登的一项研究指出,戴隐形眼镜过夜会导致角膜炎发病几率增加20倍。美国疾病控制与预防中心在一份发病率和死亡率研究报告中,也曾强调戴隐形眼镜睡觉可能导致角膜损伤甚至失明的风险。
关于因戴隐形眼镜睡觉导致角膜疾病的新闻并不少见。北京青年报曾报道过美国一男子由于喜欢戴隐形眼镜,并且时常图方便干脆戴着它睡觉,最终发现左眼失明的案例。根据余杭新闻网的报道,一位21岁女孩常常戴隐形眼镜过夜,刚开始戴着过夜并无不适,直到最后出现怕光、流泪不止、痛到睁不开的症状,被医生检查出角膜损伤,而这正是长时间佩戴、不注意卫生,日积月累造成的。
来源:摄图网
而这种由于角膜缺氧所引起的并发症大部分是不可逆转的!所以我们还是要珍惜角膜,晚上不要戴隐形眼镜入睡,每天佩戴不超过8小时,一周停1-2天。
3 佩戴隐形眼镜,我们需要注意什么?
除了佩戴时间不要过长,使用时不注意卫生,在不当的场景中佩戴隐形,也是造成眼睛不适的主要因素。
有学者对隐形眼镜佩戴者进行的调查分析发现,摘或戴隐形眼镜前不洗手、清洗或护理镜片时不使用专用护理液、清洁镜片不规范等错误行为十分常见。卫生不到位,细菌容易污染镜片,进而对我们的角膜造成损伤,所以我们日常佩戴隐形眼镜时,需要注意:
1、佩戴
剪短指甲、用肥皂洗净双手并擦干,以免损伤镜片、滋生细菌;
仔细检查镜片有无破损、污物及沉淀物,如有破损则不能佩戴,如有污迹和沉淀物则应清洁后再戴;
分辨镜片的正反面,使正面向上佩戴,切勿随意延长更换镜片时间,尽量选择日抛、月抛等周期更短的镜片;
如化妆,应在化妆前佩戴隐形眼镜,卸妆前取下隐形眼镜,不要使化妆品粘附到镜片表面。
2、清洗
镜片正反面各揉搓10秒,正反面各冲洗5秒,消毒浸泡至少4小时;
定期清洗镜片,镜盒需每天冲洗,每星期则要消毒镜盒一次,最长不可以超过3个月更换新的镜盒;
护理液在开瓶使用后,应及时将盖子盖紧,不要用手指触摸瓶口,若没有在规定的时间内及时用完,也不可再用,应更换新的护理液。
此外,有些特殊场景也不建议佩戴隐形眼镜:
1、从事强度高的运动时不要戴
如有打篮球等对抗性强、有身体接触的运动时不建议佩戴隐形眼镜。如果运动中不小心使面部受到撞击,很可能会使隐形眼镜脱落,进而带来不必要的麻烦。
2、洗澡、游泳、泡温泉等涉水场景不要戴
隐形眼镜具有吸附性,容易使水中的病原微生物沉积在镜片上。而且长期佩戴隐形眼镜的眼睛,对病原微生物的抵抗力相对较弱,容易被各种病原微生物感染。
3、雾霾天不要戴
眼球自身是可以通过眨眼、分泌泪液等方法将雾霾中的灰尘颗粒洗刷掉的。
但是戴上隐形眼镜,镜片会阻碍泪液流动,杂物无法有效清洁。此时,雾霾天气中的细小颗粒、细菌密度增加,隐形眼镜容易吸附这些污染物,会加重眼球缺氧状况,容易导致角膜水肿,视力清晰度和透明度明显下降,所以雾霾天尽量避免佩戴隐形眼镜。
4、 乘坐开窗行驶的车辆、坐飞机时不要戴
乘坐开窗行驶的车辆时, 周围空气对流可使镜片水分蒸发过多;坐飞机时机舱内空气干燥;都会使眼镜薄片变硬,眼睛出现不适现象。
来源:摄图网
5、经期、孕期等特殊时期不要戴
经期前及经期过程中,眼压会比平时增高,眼球四周也较容易充血,特别是有痛经症的女性,戴隐形眼镜,会对眼球产生不良影响。
资料来源:上观新闻、瑞金医院、数字北京科学中心、北京青年报、央视财经等
整理:党敏