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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）

武铁8列智能复兴号高铁跑春运 商务座一人一舱******

车轮做B超

　　□楚天都市报极目新闻记者 潘锡珩 摄影：楚天都市报极目新闻记者 李辉 通讯员 胡杰

　　2023年的春运大幕7日开启。春运前夜，华中最大的动车组检修基地——武汉动车段内，200余组动车组列车整装待发。极目新闻记者了解到，去年，中国铁路武汉局集团公司首次配属了8组智能复兴号高铁，今年是它们首次加入春运运输，将为旅客带来更加优质的乘车体验。

　　智能复兴号全车多处优化升级

　　2022年6月，随着京广高铁京武段常态化按时速350公里高标运营，中国铁路武汉局集团公司首次开行复兴号智能动车组，截至目前，武铁共有8组智能复兴号高铁，今年是首次加入春运运输任务。

　　6日下午，极目新闻记者在武汉动车段登车，现场感受新升级复兴号高铁的魅力。

　　与一旁的普通复兴号相比，CR400AF-Z型智能复兴号在车身涂装方面明显不同。普通复兴号银白色的车身上，装饰线条为大红色的直线，“复兴号”三个大字的颜色为黑色。而智能复兴号车身，除了大红色直线条，还有一条红橙黄三色的飘带贯穿全车，整体给人飘逸灵动的感觉，“复兴号”三个金色大字更加醒目。

　　进入车厢，不论是商务座、一等座还是二等座，智能复兴号在诸多细节方面都进行了优化升级。商务座采用全新的“鱼骨式”布局，实现了区域分隔，一人一舱，提升了私密性。同时还有无线充电、无线投屏等新功能。一等座席增加电动调节腿托以及USB接口数量，在座椅后背设置了抽拉式小桌板，使用更方便，稳定性更强。二等座席在座椅后方增加了USB充电接口，小桌板上的杯托凹槽也加深了，水杯在时速350公里的列车上也能纹丝不动。

　　记者注意到，车厢里许多部位都增加了盲文标识，无障碍车厢还配备了更宽的通过门，无障碍卫生间、专门的轮椅放置区都可以最大限度满足残疾人等特殊人群的出行需求。

　　如何买到复兴号智能动车组车票？据介绍，在铁路12306APP上购票时，普通复兴号列车在车次左上角有“复兴号”标签，智能复兴号则有“复兴号”和“智能动车”两个标签，非常醒目便于查找。

　　列车回库后全方位保养检修

　　6日是2023年春运大幕开启的前一天，武汉动车段多个岗位的工作人员都在对这趟智能复兴号列车进行全方位的检修、维护和保养，确保它以最完美的状态参加春运运输。

　　“智能复兴号高铁列车设备更先进、功能更强大，所以我们在日常维护的时候也更加细致。”武汉动车段武汉动车运用车间地勤机械师张洋6日告诉记者，他们7人分为三个小组，按照不同侧重对车厢客室进行维护保养。

　　下午3时许，因为同时还在进行另外的检修项目，列车暂时不能送电，因此车厢内一片漆黑。张洋和同事们人手一个手电筒，从车头到车尾，一边走一边看。“没电的时候我们就主要看机械部分，比如座椅转动是否流畅，靠背、小桌板是否完好等等，一会儿列车送电后我们再看电子部分，比如充电插座是否有电、电动座椅调节功能是否正常等等。所有旅客接触到的部分，我们都要确保功能完好。”

　　张洋介绍，每列动车组列车按照不同的等级，维护保养检修的项目也不尽相同。日常整备修全套下来，需要2个多小时，一般都是见缝插针在每天夜里进行，必须保证列车次日正常出库上线运行。更高级别的修程则需要列车停放在库内，一套标准作业流程下来，大约需要一天时间。

　　车轮做“B超”探伤确保安全

　　除了列车车厢内设施设备的检修，另一个更重要的任务也在同时进行——车轮探伤。走出车厢来到车下，记者看到机械师毛柯和同事正在忙碌。

　　毛柯轻点鼠标操作仪器后，列车底部一支黄色的机械臂开始向车轮喷水，同时车轮被微微抬起，两个探头紧贴车轮踏面，然后车轮开始缓缓转动。一旁仪器的屏幕上，一组组数据陆续呈现。

　　“我们这是在为高铁列车的轮辋、轮辐进行探伤，确保列车行驶安全。”毛柯介绍，私家车的轮胎状况非常影响行车安全，高铁也是一样，轮对系统如果出现剥离、压根等缺陷，哪怕这些问题小到用肉眼无法发现，也将对高速行驶的列车造成重大安全隐患。因此，列车达到一定的行驶里程后，必须按相关规范对列车轮对系统进行专业探伤。如果发现有问题，就必须第一时间处理。

　　探伤时为何要向车轮喷水呢？毛柯介绍，这台探伤仪器的工作原理和医院的B超极为相似。“B超是利用超声波反射成像的技术，当B超探头和皮肤之间存在空隙，超声波的反射就会被空气阻碍，导致内脏真实情况无法探知。而在涂抹润滑器起到耦合作用后，探头和皮肤间的空隙会被填充，空气会消失，超声波就不会被空气影响。我们在探伤时使用水的道理也是一样的，根据部位的不同，有时候也会使用油脂。”

　　据了解，在使用探伤仪器前、仪器后，还需要进行两次人工校准，以确认探伤数据的准确无误。记者看到，毛柯将探伤仪器安放在轨道一头的一只黄色车轮上。“这是样板轮，人工预设了多处缺陷，只有探伤仪全部准确无误发现，才能证明刚才对车轮的探伤结果真实有效，否则这组数据就不具备参考价值，需要重新探伤。”

　　“动车医院”内近千人通宵奋战

　　华中地区最大的动车组检修基地——武汉动车段，承担着京广高铁、汉宜铁路、武孝城际、郑渝高铁等线路的动车组检修任务，它被称为“动车医院”。2023年春运，武汉动车段配属的233组动车组将全部投入运用。

　　据介绍，每晚，武汉动车段都有近千名干部职工奋战在一线，全力为春运提供优质动车组。春运期间，每一个检修作业小组每晚都要对数千颗螺栓、上百个关键部件进行外观检查，对全车整个系统进行功能性实验、全部旅客服务设施状态确认。每确认一个部位都要打上一个粉笔标记，一晚上要打上千个标记，每人每夜走3万多步，弯腰低头上万次。

　　为保证检修效率和质量，“动车医生”查看的每一个螺栓和部件都有着明确要求，经过长时间练习，他们每一个跨步、后侧步、蹲下、抬头等动作都非常规律和迅速，节奏非常紧凑，犹如在翩翩起舞。

　　春运期间正值一年中最冷的时候，如果夜间温度低于0℃，就会有专人对动车组进行保温作业。“动车组管线路较多，车体温度过低易导致动车组水路系统结冰使供水管路冻裂。我们要启动列车保温装置，确保次日上线始终处于最佳状态。”

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）