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）

新发现填补成都平原旧石器时代空白******

　　“这是我国旧石器考古非常重大的突破”“这是旧石器考古人期待已久的好遗址”……近日，四川遂宁市桃花河遗址暨四川旧石器时代考古成果专家研讨会在射洪市举行。会上呈现的系列成果显示，四川近年来在成都平原及涪江流域均发现多处旧石器遗址，有的发现遗物丰富，地层堆积较好，保留了人类活动的原生信息，可以初步还原远古人类的生产生活状态，建立特定时段文化演变的序列。

　　专家认为，继皮洛遗址之后，四川旧石器时代考古再次取得重大进展，推动我国旧石器时代考古取得新的突破，展现出四川盆地旧石器时代考古的巨大潜力。

在四川遂宁市桃花河遗址采集到的部分石器 新华社发

　　为讨论古人类行为模式提供线索

　　2022年，四川省文物考古研究院在涪江流域遂宁段和涪江流域绵阳段开展旧石器考古专项调查，发现20多处旧石器地点，调查发现手斧、手镐、重型刮削器等数百件典型石制品，充分展示了在涪江流域的旧石器时代考古工作的极大潜力。

　　其中，位于射洪市香山镇鄢家沟和田家湾两个地点的桃花河遗址，遗物丰富、地层堆积较好，但面临基本建设破坏，四川省文物考古研究院迅速开展了抢救性考古发掘。

　　“本次发掘初步揭露了三期旧石器时代文化。三期文化自下而上，发展连续贯通，但又呈现出阶段性差异。”四川省文物考古研究院旧石器研究所所长、桃花河遗址考古项目领队郑喆轩说，第一期在石制品组合中含有较高比例的大石核、大石片以及以大石片为毛坯的重型刮削器，此外含有少量手斧、手镐、石刀等较典型的大型切割工具；第二期石制品尺寸有所缩小，大石核、大石片和重型刮削器较第一期比重下降，中小型石核、石片和工具比重上升，存在中小型石片工具；第三期基本不见大石片及重型刮削器，以中小型石核、石片和工具为主，且对石料有一定选择性。

　　三个文化期均发现了石制品密集区，不同密集区各具特色，多数石制品没有风化、磨蚀痕迹，有的石制品碎片则可以成功拼合，初步表明遗址为原地埋藏，为讨论人类行为模式、遗址功能分区和空间结构提供了线索。

　　此外，遗址也发现了数十件动物化石，初步判断有鹿、牛、马等大中型草食类动物。

　　根据现有考古材料以及初步的文化因素分析，专家认为桃花河遗址的年代初步估计在距今20万年至5万年之间，更准确的测年工作正在进行中。

　　“南方旧石器遗址不少，但出土的石制品数量却并不多，桃花河遗址面积大、发现遗物多、密度高，应该属于基本营地或中心营地，提供了非常丰富的信息，这是期待已久的好遗址。”北京大学考古文博学院教授王幼平说。

　　呈现成都平原旧石器工业面貌

　　2019年，为配合当地基本建设，四川省文物考古研究院联合眉山市文物保护研究所、眉山市东坡区文化遗产保护中心等单位，在位于眉山市东坡区的坛罐山开展考古调查工作，共出土石制品518件，清理坑、沟等遗迹现象10余处。

　　研讨会上，专家确认该遗址出土石制品大多以砾石为原料，岩性以石英砂岩为主。石制品类型包括石核、石片、断块/断片/碎屑、工具、备料。工具类型除石锤和石砧外，还有砍砸器、刮削器、凹缺刮器、锯齿刃器、重型刮削器、手镐等，另外还有使用过的砾石以及石片。工具多以砾石或断块为毛坯，采用锤击法加工，多见单边、单向修理，整体上属于中国南方砾石石器工业的范畴。

　　根据南京大学地理与海洋科学学院光释光测年，初步推测遗址有石制品埋藏的地层最老年龄当不低于20万年。这是成都平原目前发现的年代最早的旧石器时代遗址，填补了成都平原旧石器时代考古空白。

　　2022年，为配合眉山市彭山区武阳安置房一期项目建设，四川省文物考古研究院联合眉山市彭山区文物保护研究所组织开展了武阳遗址考古发掘，出土旧石器时代石制品2600余件，揭露出多个旧石器时代文化层，提取了古人类活动的科学信息。

　　据介绍，武阳遗址是成都平原首次发现大规模原地埋藏的小石片石器遗存，对了解成都平原晚更新世中晚期旧石器工业面貌有重要意义；遗址内丰富的拼合组与较大的拼合潜力，说明遗址存在多次原地打制石器行为；发掘石制品数量多且类型丰富，地层堆积厚且序列完善，进一步丰富了四川盆地旧石器时代的文化内涵，完善了旧石器文化序列，也对理解当时该区域古人类生存行为有重要价值。

　　建立特定时段文化演变的序列

　　“原地埋藏的遗址难能可贵，它保留了原生的信息，人类活动信息得以保存。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星表示，桃花河遗址地层非常清楚、埋藏状况完好，把地质条件和地貌特点、古人类生存环境以及人类行为等文化信息融为一体。此外遗址多层位、多时段，分层清楚明确，人类活动信息分辨率高，可以据此建立特定时段文化演变的序列。

　　“桃花河遗址的石制品成堆地出现，特别适用于活化历史场景，很多旧石器遗址都没有这样的发现。”高星说。

　　高星同时表示，武阳遗址的出土石器与皮洛遗址、遂宁桃花河遗址等都不一样，体现了文化的多样性。尤其人类活动现场鲜活保留，这种遗存对于未来在展陈中活化历史场景非常重要。

　　北京大学城市与环境学院教授夏正楷认为，武阳遗址丰富的遗存可以还原远古人类的生活场景：“他们生活在河漫滩，经常受到洪水困扰，只能短暂在生活居住地停留，生活环境相当艰苦。”

　　同处于成都平原的坛罐山遗址也是一处古人类多次光顾、短期活动的原地埋藏遗址。它和武阳遗址以及更多遗址的发现与发掘，将逐渐还原成都平原古人类的生活状态，揭开旧石器时代考古文化的面纱。

　　专家指出，桃花河遗址、坛罐山遗址、武阳遗址等遗址的发现以及周边的调查，表明四川盆地具有开展旧石器考古的极大潜力，并为进一步考古提供了线索、方向和思路。

　　四川省文物考古研究院和成都文物考古研究院在成都平原已经新发现140余处旧石器时代遗址，已开展考古发掘的遗址近10处，为下一步构建成都平原乃至四川盆地旧石器年代框架、完善工业体系，奠定了坚实的基础。

　　《光明日报》（ 2023年01月12日 09版）