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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）
东西问·镇馆之宝丨唐淼：如何从“三牺尊”窥见东西方酒器的殊途同归？****** 编者按： 国宝之美，穿越古今，器以载道，恢弘万千。每件珍稀文物背后，都凝聚着古人的匠心智慧，镌刻着中华民族的文化基因，见证着中外文明的交流互鉴。从2023年1月11日起，中新社“东西问”推出“镇馆之宝”系列策划(一)，藉专家探究文物之意涵及其背后故事。
中新社长春1月13日电 题：如何从“三牺尊”窥见东西方酒器的殊途同归？
作者 唐淼 吉林大学考古与艺术博物馆副馆长
酒，作为一种特殊的文化载体，在人类交往中发挥独特作用。东西方酒文化源远流长，相关研究浩如烟海，然而关于酒器的研究相对较少。实际上，酒器作为酒文化的重要组成部分，不仅同样历史悠久，而且千姿百态。
吉林大学考古与艺术博物馆收藏着一件中国商代的酒器——兽面纹牛首尊。从这件文物中，可以清晰窥见中国古代礼制的缩影和世界文明进程中的酒文化故事。
“三牺尊”为何特别？
这件“兽面纹牛首尊”又名“三牺尊”，为商代的青铜器，是中国的国家一级文物。中国古代由青铜制成的“尊”，特指一种侈口、鼓腹、高圈足、形体较宽的盛酒器。此尊圆体造型，大敞口，鼓肩，圆弧腹，高圈足；颈部饰三周平行凸弦纹，肩、腹连接处等距离排列三个浮雕式牛首，每两个牛首间各饰一幅以卷云状扉棱为中心的小兽面纹，肩部上下各饰一周圆圈纹以作横向分隔；腹上部分饰一周夔龙纹，下部饰连体兽面纹，兽面圆睛突出，双角作S形，末端内卷；圈足上部饰两周平行凸弦纹和三个大十字形镂孔，下部为三组尾巴上卷的小兽面纹。这件尊的纹饰特别繁复，主要以三只牛首为主题布局纹饰，为商代晚期流行的风格。
三牺尊。受访者供图商周时期，王公贵族在大型活动中普遍使用牛、羊等牲畜，并以青铜器盛酒置于活动场所之中完成仪式，根据社会等级的高低采用对应的器具和规模，进而形成庞大而规制的礼制系统。《国语·鲁语上》记载：“赐女土地，质之以牺牲，世世子孙无相害也。”《左传·庄公十年》(曹刿论战)载：“牺牲玉帛，弗敢加也，必以信。”上述文献所载的“牺牲”，特指供盟誓、宴享用的牲畜。现代意义的“牺牲”一词也源于此，经衍生后多作动词用，意为一种具有高尚意义的奉献行为。正因如此，这件精美的青铜盛酒器也根据其独具特色的三个牛首装饰，被定名为“三牺尊”。
诸多酒器种类之中，不同时代流行不同的风格和样式。这件“三牺尊”所呈现的造型和装饰特征，充分体现了商代晚期的风格，具有断代意义。青铜器纹饰既可作为判断器物时代的依据，也折射出彼时人群的精神内涵，以活牲作为祭品，将盛祭祀用酒的尊饰以兽形纹饰，很大程度上应是商人对神明忠诚的一种表达。
三牺尊局部。受访者供图青铜尊作为商周时期的大中型盛酒器，是一种典型的礼器，在祭祀或宴饮中常常与青铜爵、斝等盛酒器搭配使用，而在墓葬中作为随葬品又常与青铜卣或方彝等盛酒器伴生共出。依《周礼》所记，尊有六种：牺尊、象尊、著尊、壶尊、太尊、山尊。六尊之中，最华美的就是牺尊。目睹“三牺尊”的细节，了解它的来历，仿佛跟随殷商时期的祖先穿越回酒文化兴盛的中国传统礼制社会。
酒器如何产生？
从文明起源的视角回溯，史前的中国是以农业为经济基础发祥并壮大的。黄河流域新石器时代遗址的考古证据充分表明，因农业日渐发达而产生的粮食贮藏现象已出现。温湿度变化致使粮食发酵后呈现特殊口感，被先人的味蕾定义为一种美味的饮品，于是酿制酒应运而生。
此后，饮酒时的味觉体验和精神愉悦，使酿制酒逐渐成为夏商周时期部落首领和王公贵族的生活必需品。尤其到商周时期，社会等级和阶层已经固化，礼制成为维系社会秩序的普遍标准，青铜酒器也成为祭祀、宴饮、战争等重要事件的仪式表征。
中国历代酒器以青铜器、漆器和瓷器闻名，大多成套出现，其中最典型的就是商周时期的青铜酒器。除今天所见的“三牺尊”外，青铜酒器中煮酒器、饮酒器、贮酒器一应俱全，还出现了较为奇特的被称为“兕觥”的角形饮酒器。
商代龙纹兕觥。张云 摄中国的青铜时代从公元前2000多年形成，历经夏、商、西周、春秋和战国时代结束，青铜器逐渐退出历史舞台。商周以后，酒文化逐渐成为中国传统文化的重要组成部分，传承绵延至今。随着制酒业发展和中西方文化交流，除谷物酿制酒之外，中国后来也出现了葡萄酒、蒸馏酒、啤酒等类别，造型和功能各异的酒器更是层出不穷，成为酒文化的重要物化载体。
不仅中国酒器源远流长，古代西方的酒器也颇有历史可考。在西方，覆盖地中海沿岸大部的古希腊地区率先继承了古老的葡萄种植技术和酿酒工艺。与以农业为基础的古代中国相比，该地不适于种植谷物，但独特的气候却为其创造了得天独厚的葡萄种植条件。由于古希腊文明超强的交流与影响力，葡萄酒文化逐渐传播至欧洲内陆地区，进而成为西方酒文化的主流。
相对于古代中国的“三牺尊”和角形“兕觥”时代，古希腊同时期也出现了角形“来通杯”，从陶制、兽角制到金属制，“来通杯”被长期沿用、广泛传播，从作为宗教祭祀的祭器逐渐演变为宴饮葡萄酒的酒器。地处北非的古埃及第十八王朝图特摩斯三世时期(约公元前1479年至公元前1425年)出现了最早的玻璃容器，后来随着玻璃制法的成熟和普及，玻璃器皿在西方被更广泛地用于盛酒。
东西方酒器有何文化溯源？
以牛、羊等动物形态支撑杯身造型的“来通杯”与中国的“兕觥”虽有相似，但在文化根源上迥然不同，分别代表了中国和西方的两种传统。
古希腊酒杯。视觉中国 供图关于酒的源起，中国古史《战国策》有载，“昔者，帝女令仪狄作酒而美，进之禹。”文献中的仪狄成为酒的发明者，是为“人造”；希腊神话中则流传酒神狄奥尼索斯担任葡萄种植者的守护神一职，是为“神造”。
从东西方酒器的使用习俗来看，传统的东方酒器更讲究配套使用，主要用于盛装粮食酒，饮酒时关注的是人，酒的自然属性被淡化，社会功能被提升；西方玻璃酒器则追求透明，以便观察葡萄酒的成色及品质，注重喝什么酒应用什么酒具，甚至每一种酒都有其固定杯型，此外对酒自身口味的感受也尤为强烈。
近现代以来，在工业化、全球化的浪潮下，西方生产的工业品大量涌入中国，这对中国酒器发展的影响主要表现在玻璃制品越发受欢迎。随着世界文明不断向前演进和东西文化的相互影响，酒器制作工艺也不断发展变化，进而形成了璀璨瑰丽的各类造型。
从这件商代“三牺尊”纵观世界文明发展历程，可以进一步了解，酒器不仅能反映风俗习惯，更能投射出人群的社会秩序、文化观念、宗教信仰、审美情趣等意识领域的规律。随着文化交流与融合，东西方酒器也日渐趋同，是为殊途同归。正是人类文明的多地起源与交流互鉴，才使我们能享受如此丰厚的物质文明成果，感受如此丰富的精神世界，并为构建相互包容、和谐共生的人类命运共同体不懈努力。(完)
受访者简介：
唐淼，1980年生人，现为吉林大学考古学院副教授，博士生导师，吉林大学考古学院副院长、吉林大学考古与艺术博物馆副馆长，吉林省文物局重大项目咨询专家。研究领域为先秦两汉中国北方考古、文化遗产与博物馆。发表论文20余篇，出版著作7部，主持策划博物馆陈列展览10余项，编写文物保护规划、文物影响评估报告技术文本10余部，主持或参与科研类项目60余项。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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