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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）

山东港口青岛港：打造智慧绿色港口 赋能高质量发展******

　　【稳经济 促发展】

　　“新年第一天在泊作业船舶11条，靠离船舶22艘次，作业箱量突破3万标箱！其中，有10条船舶是服务RCEP各国家的船舶。”1月1日，在作业码头坚守岗位的山东港口青岛港QQCT操作三大队队长孙江说，RCEP（区域全面经济伙伴关系协定）实施一年来，RCEP方向操作箱量保持稳定增长态势。

　　2022年日韩、东南亚、澳大利亚等重点RCEP国家外贸进出口箱量同比增幅保持在10%以上，其中到澳大利亚地区的外贸箱量同比增长20%。这是山东港口青岛港打造智慧绿色港口赋能高质量发展带来的喜人成果。

　　山东港口青岛港总经理李武成接受科技日报记者采访时表示，站在2023年新起点，山东港口青岛港将深入贯彻落实党的二十大精神，创新打造世界一流的智慧港口、绿色港口，赋能高质量发展，为中国式现代化贡献港口力量。

　　勇攀科技高峰，标注“中国高度”

　　1月1日，在“达飞瓦斯科达伽马”轮作业中，山东港口青岛港码头船时效率达到218自然箱/小时，在“长标”轮作业中，船时效率达到226自然箱/小时，均创近两个月作业效率新高。

　　山东港口青岛港智慧绿色港口建设进入“加速度”阶段。

　　一年前，山东省科技厅、山东省交通运输厅与山东港口签订山东省重大科技创新工程“智慧港口科技示范工程”项目任务书，作为项目参研单位之一的山东港口青岛港，签订课题攻关任务书，为全年“提能级、带产业、攻关核心技术”吹响号角——

　　列出智慧大脑平台建设和智慧港口试点任务、山东智慧港口重大科技创新示范工程、岸电服务体系、LNG供应服务体系、智慧港口科技示范、“氢进万家”氢能港口关键技术集成与示范工程等港口科技创新项目……

　　累计建成92套5G基站，应用港口大型设备远程控制、智能理货、海上信号覆盖等10大场景，港口信息网络全面进入5G时代；综合运用地理信息、物联网、数字孪生、大数据分析等技术，率先在全国沿海港口实现“电子海图、港区测绘图、路网图、遥感影像图”“四图合一”，实现全港区各生产要素的数字化，建成港口生产调度与安全管控“一张图”；打造“云港通”口岸智能化生态服务平台，成为连接港口、航运、物流、客户的绿色纽带，实现口岸单证电子化、通关物流服务线上化……

　　去年9月，山东港口自主研发的全自动化集装箱码头智能管控系统A-TOS发布启用，实现从底层软硬件到上层应用关键核心技术的完全自主可控；全智引领，“类人脑”进行生产指挥调度、规划决策和系统的测试运维，以“九大创新技术”抢占智慧绿色港口发展制高点；全向超越，确立“五大优势”，“毫秒级”刷新响应，无感升级，生产操作、设备控制、信息处理三位一体智能管控，智能配载效率提升17倍以上，实现“从0到1”的创新突破，各项指标全面超越拥有30多年应用历史的国外同类产品。

　　科技赋能更多作业领域

　　元旦这一天，山东港口青岛港干散货智慧码头一片繁忙景象。

　　作为全国首个涵盖智慧调度、智慧库场、智慧设备、智慧皮带流程全系统干散货智慧码头，卸船机、堆取料机等机械设备远程自动化改造亮点纷呈，挖掘机、装载机远程自动化试点应用，专业干散货设备自动化率达到55%。

　　“伟丽创新团队”带头人赵伟丽谈到干散货智慧码头的改造过程时表示，强化团队科技攻关，用科技手段把职工从高强度的现场劳动中解放出来，让传统码头改造在技术的创新运用中加快升级。

　　搭平台，延链条，山东港口青岛港让科技力量应用在更多作业领域——

　　集装箱码头自动化建设提速建设，桥吊、轨道吊等设备远程自动化升级改造加快推进，集装箱设备自动化率达到41%，打造了国内最大规模轨道吊自动化改造示范应用；无人清扫车、油电混合智能拖轮、散装冻鱼卸船等多场景自动化作业探索和应用，实现新突破；拖轮调度由人工调度转变为智能调度，整体能耗降低5%以上；集装箱集疏运实现智能化调度，车辆空驶率降低15%；建立皮带流程无人化智能巡检系统，创新油品装车作业八大安全联锁，消除人机交叉作业等安全隐患……

　　智慧绿色成为港口高质量发展的亮丽底色

　　近来，山东港口青岛港先后荣获国家环境友好企业、全国首批“绿色港口”等荣誉称号，下属公司中QQCTN、QDOT荣获“亚太绿色港口”称号，QQCTU、QQCT荣获“四星级中国绿色港口”称号……

　　这些荣誉，彰显了山东港口青岛港智慧绿色发展能力不断增强。

　　在山东港口青岛港，能源供给“多元化”，能源使用“清洁化”——

　　启动了氢能集卡、轨道吊研究工作，山东港口青岛港在国内率先实现氢能集卡实景测试，全球首创氢能自动化轨道吊；承接“氢进万家”项目课题，开展氢能港口关键技术集成及示范研究工作；完成全国首座港口加氢站建设，集装箱公司引进3台氢能集卡进行测试，还将引进20辆氢能集卡开展示范应用……

　　风能、太阳能推广应用遍地开花，山东港口青岛港自动化码头以纯电动作业模式为基础，将氢能、空轨等前沿技术融入港口生产，打造首个风电一体化示范项目，一期完成桥吊机房、建筑物、车棚等部位光伏改造约3600平方米，建设2座120千瓦小型风机，年发电量约90万千瓦时……

　　如今，在山东港口青岛港，从生产到生活，处处是清洁能源的“身影”——岸电泊位覆盖率达到100%；停车场充电桩为港区电动机械、汽车提供充电支持，国内首创桥吊机房光伏改造并全港区推广，仓库、建筑物、设备设施顶部光伏改造加快推进，140余台轮胎吊、吊车完成“油改电”……  （本报记者 王健高　实习记者 宋迎迎　通讯员 春修 兰坤 李强）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）