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稳定岛

2022-01-04   

再由293118经过α衰变,得到289116。文章署名的作者有15个人,第一作者是V·Ninov,其中还有几位国际知名的核物理学家。接着,德国的GSI在同样的条件下,重复这个实验。但是,GSI却得不到这两个元素。随后,日本和法国也重复了这个实验,他们也宣布,无法得到Berkeley的结果。面对国际上的广泛怀疑,Berkeley实验组只好在2001年4月重做这个实验。据说,这次在分析实验数据时,是好几个人分别进行的。而1999年的实验数据分析,是由Ninov 一个人做的。这次数据分析结束时,Ninov仍然宣称又观察到118号元素的α衰变链。但其他几个人的分析结果表明,实验数据中并没有上次实验中的α衰变链,也没有Ninov这次宣称的α衰变链。这样,问题就严重了。以后,又经过两个工作组的检验与复核,最终得出结论,1999年的实验并没有得到116和118号元素。在2002年7月的一期物理评论快报上,刊登了除了Ninov以外的14个人的声明,宣布撤消1999年的稿件。对于Ninov,由于伪造数据而被Berkeley实验室解雇。事件似乎到此就结束了。但是,学术界对此仍然有疑问,难道事件的责任的只是Ninov一个人。正如最后审查此事件的委员会的报告中所指出的“对于声称发现118号元素的这么重要的实验数据,该实验组中只有一个人来处理,而没有其他人参与,是令人难以相信的。”

  研究进展

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  科学家已知的幻数有2、8、20、28、50、82、126,幻数附近的核具有较高的稳定性。宏观微观模型和自洽的相对论平均场理论预言,质子数108和中子数162也是幻数。因此270Hs是具有双幻数结构的“双幻核”,合成和鉴别双幻核及研究其衰变性质,对检验超重元素的核结构理论具有重要的意义。

  在重元素的合成上,美国的Berkeley 实验室起着先驱的作用。超铀元素的大部分是在这里发现或确认的。如果将103号以上的元素称为超重元素的话,在1969-1974的五年间,104,105和106号元素也是在这里产生的。与此同时,俄罗斯Dubna也先后合成了104和105号元素的几个同位素。德国GSI在1975年建成了重离子直线加速器(UNILAC)和重余核鉴别设备SHIP,使得他们可以分离寿命短至几个微秒的蒸发余核并测量其衰变。从1981年到1996年,他们采用冷熔合手段,先后合成了原子序数为107,108,109,110,111,112等 6种新元素的一系列同位素,在超重元素合成的领域中遥遥领先。

  但是,在合成了112号元素以后,他们的进展几乎停了下来。这时,俄罗斯的杜布纳采用热熔合手段, 合成了113,114,115,116和118号新元素及一些同位素。其成就也是相当引人注目。但是,他们所观测到的这些核素的α衰变链,没有一个能和已知的原子核相连接。因此,杜布纳的这些结果都需要进一步确认。在亚洲,日本于2004年首次合成了113号元素, 他们观测到的α衰变链是连接到已知原子核的。这样,日本成了发现超重元素的第一个亚洲国家。

  2010年10月26日,美国能源部劳伦斯伯克利(Berkeley)国家实验室宣布,该实验室的科研小组发现了部分超重元素的6种同位素。据悉,科学家此次在获得了还未命名的第114号元素的新同位素后,通过观察α粒子连续性辐射,又发现了第112号元素(copernic-Ium)、第110号元素(darmstadtium)、第108号元素(hassium)、第106号元素(seaborgium)和第104号元素(rutherfordium)的5种同位素。此项研究成果发表在2010年10月29日出版的《物理评论快报》上。

  发现超重元素同位素科研小组的负责人为劳伦斯伯克利国家实验室核科学部重元素原子核与辐射化学组组长海诺·尼奇,他同时还是加州大学伯克利分校化学教授。研究文章第一作者为伯克利分校化学系研究生保罗·埃里森,他负责对具体实验提出建议并进行管理。尼奇表示,借助实验室的88英寸(约2.2米)回旋加速器,他们对钙48(48Ca)进行加速并撞击充气分离器中的钚242,从而获得了新的超重元素的同位素。这与他们2009年证实第114号元素存在时的实验布置类同。

  科研小组共有20名成员,他们来自美国劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、俄勒冈州立大学、德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心以及挪威能源技术研究所。他们中的许多人曾参与了2009年9月第114号元素的确认研究。第114号元素于10年前由俄罗斯杜布纳联合原子核研究所的科学家分离出来,但直到去年才被确认。这一发现使人类进一步接近认识“稳定岛理论”。

  中国研究现状

  中国的实验核物理学家,特别是中国科学院近代物理所的实验家们,在产生新核素方面,进行了卓有成效的努力。先后,共发现了20多种新核素。但是,由于中国的加速器和探测器,都明显落后于德国、俄罗斯、美国和日本,要开展超重元素的深入而广泛的研究,特别是要在中国合成新元素,是有很大困难的。在2000年,兰州近代物理所成功地合成了105号元素的同位素259Db, 这是中国实验核物理学家第一次进入超重领域。接着在2004年,他们又合成了107号元素的同位素265Bh。这样在核素表中的超重区域,填写上了中国人的数据。中国的实验物理学家还开展了广泛的国际合作,参与了德国GSI和日本RIKEN(理化研究所)的一些超重实验。日本在2004年合成的113号超重新元素,就有两位中国的实验学家参加。

  中国的超重理论研究约比国外晚30年左右。但是,由于理论研究受条件的限制较少,取得的进展是比较显著的。北京大学,南京大学,北京师范大学,原子能研究院的很多学者,都先后开展了超重核结构和反应的研究。特别是,以中科院兰州近代物理所和理论物理所部分理论家为主体的超重合作组,对超重熔合反应进行了比较深入系统的研究,取得了很多重要成果。他们还与德国,俄罗斯和日本的理论家,以及德国GSI的实验家,建立了很好的交流与合作关系。他们正在与中国的实验家密切配合,探讨制订中国在超重领域内取得突破性进展的研究计划和实验方案。

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