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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）

最新研究！不是谁都需要每天八杯水******

　　从小到大

　　总是听人说

　　每人每天要喝够8杯水（约2升）

　　最近，一项新的研究结果驳斥了这个说法

　　其实人类饮水需求千差万别

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　　科学家们是怎么测量人一天需要多少水的?

　　11月24日发表于《科学》期刊的这项研究，测量了26个国家5600多人的饮水量，参与者年龄从8天到96岁不等，他们饮用了一定量含有可追踪氢和氧同位素的水。研究人员发现，人们每天的平均饮水量在1升到6升之间。

　　图源：摄图网

　　此外，研究人员们收集并分析了参与者的数据，将参与者所在地的温度、湿度和海拔高度等环境因素，与测量的水分周转率、能量消耗、体重、性别、年龄等进行了比较。

　　在所有条件相同的情况下，男性和女性的差异大约是半升水的周转量。研究结果预计，一个20岁、体重70公斤、生活在发达国家的海平面高度、平均气温10摄氏度、相对湿度50%的非运动员男性，每天会吸收和流失约3.2升水。同样年龄和活动水平的女性，体重60公斤，住在同样的地方，需要消耗2.7升水。

　　同时，一个人消耗的能量增加1倍，则他们每天用水量将增加约1升。体重增加50公斤，用水量则增加0.7升。湿度每增加50%，用水量就会增加0.3升。运动员比非运动员多消耗大约1升水。

　　快来算算自己需要多少水!

　　这项研究中，近100个团队的科学家们联合开展了实验，得出了全球首个人类全生命周期的“饮水公式”。据此公式，大伙儿可以精确地计算出自己每天喝多少水最合适。

　　其中，PAL是身体活动水平，等于人体24小时总能量消耗（TEE）除以人体24小时的基础代谢率（BMR）。HDI则代表人类发展指数，反映不同地方的社会进步程度。对于此公式中，发达国家的HDI值为0，中等国家HDI值为1，落后国家HDI值为2。此外，非运动员的Athlete Status（运动状态）值为0，运动员为1。

　　研究人员用此公式计算发现，平均而言，20至35岁的男性每天消耗4.2升水，而30至60岁的女性消耗3.3升水。而且从60岁起，水的需求量随着年龄的增长而下降。等到了90多岁，人的需水量已经降至2.5升左右。

　　科学喝水，还得注意这些！

　　俗话说“人以食为天，食以水为先”，每天保持充足的饮水量，对人体皮肤、血管、肠道健康等都起着至关重要的作用。以下为大家准备了一些日常科学喝水的小提示：

　　图源：网络表情包

　　1. 不要等到口渴再喝水。口渴是身体缺水的信号，当你感觉口渴的时候，那说明细胞已经缺水了。

　　2. 吃饭前不要大量喝水。这可能会冲淡消化液，使胃酸浓度降低，易出现消化不良、急性胃肠炎及腹泻。

　　3. 喝水时水温以 25 ℃～ 40 ℃为宜，最好不要超过 65 ℃。

　　4. 运动后不要一次性牛饮！如果运动后狂饮，会导致钠离子含量变低，这一现象被称为“稀释性的低钠血症”，也叫水中毒。运动后人体的各个脏器处于比较劳累的状态，突然大量补水会导致心脏负担明显加重，对很多脏器功能，特别是对心脏不利。

　　5. 在高强度的运动后，需要适当喝含有电解质的水，比如含盐、含糖的，这样可以把人体丢失的盐分和糖分补充回来。

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　　资料来源：科普中国、中国科学网、澎湃新闻

　　整理：董小娴

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）