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·镇馆之宝丨于颖:缂丝何以成为“织中之圣”?******
中新社上海1月15日电 题:缂丝何以成为“织中之圣”?
——专访上海博物馆工艺研究部研究馆员于颖
作者 王笈
缂是一种通经回纬的纺织工艺,沿古老的丝绸之路传入中原,遂有缂丝。缂丝因织造过程耗时费工,存世精品极为稀少,堪称“寸缂寸金”,被视为“织中之圣”。丝路西来之技,入中华丝艺,于江南之地,融会丹青之美,方成《莲塘乳鸭图》之缂丝巨制。
中国缂丝如何到达艺术巅峰?东西方缂织工艺有无往来交流?上海博物馆工艺研究部研究馆员于颖近日接受中新社“东西问”独家专访,对此进行深度解读。
现将访谈实录摘要如下:
中新社记者:缂丝为何被称为“织中之圣”?
于颖:缂丝织造过程耗时费工,每次穿梭只能织一点点局部,不像普通织造有一个通梭通纬的循环提花系统;缂丝织作对所用丝线的质量要求也很高。两者叠加,其成本就非常高,而且十分难得。另一方面,缂丝技法的自由度较高,在不限制织造时间的情况下,匠人自由创作时能最大限度发挥艺术潜质。经济价值与艺术价值俱高的双重性,使缂丝“织中之圣”的地位名副其实。
缂丝技艺。翟羽佳 摄目前在中国出土的缂丝实物最早来自唐代;据史料记载,唐末宋初,回鹘人在胡汉杂居地开始织作缂丝服饰。缂丝工艺进入中原后,官设专门织造缂丝的“克丝作”。起初缂织的缂丝图案接近装裱用的锦纹,纹样多为象征吉瑞的花鸟题材,通称“锦褾”。南、北宋过渡时期,出现了缂丝与书画相结合的创作思路,以书画为稿本创作缂丝,逐渐从图案纹样脱胎换骨至“缂丝画”。巅峰时期的缂丝画看上去与书画原稿难以区分,更有甚者栩栩如生、超越绘画。
作为上海博物馆的“镇馆之宝”之一,南宋朱克柔缂丝《莲塘乳鸭图》可视作缂丝画巅峰时期的艺术标杆。这幅缂丝画的艺术风格传袭宋代院体画派,色彩雅丽,丝缕细密适宜,展现了春夏间生趣盎然的莲塘之景,富有皇家气派。朱克柔是南宋缂丝画作的代表人物,其缂丝技法追求细腻、真实,将绘画领域宋代院体工笔花鸟构图及水墨画意融会贯通到缂丝中,所缂作品令人缂绘难分,在南宋缂丝画工艺中独一无二,被后世赞为“朱缂”法。
- 市民在上海博物馆欣赏《莲塘乳鸭图》。视觉中国 供图
- 上海博物馆展示放大的《莲塘乳鸭图》上的公鸭羽毛。视觉中国 供图
中新社记者:欧洲缂织物与中国缂丝相比有何不同之处?
于颖:缂织组织结构简单、容易上手,在古埃及、古希腊、古罗马都曾发现早期缂织物,出土过缂毛、缂棉、缂麻等不同材料的缂织实物。欧洲缂织工艺最繁盛的时期,必然要提及法国路易十四世在位期间,在皇室贵族的影响下,出现了“高布林”(Gobelins)和“博韦”(Beauvais)两家工坊,织造皇室贵族欣赏的缂织挂毯。当时的精品缂织挂毯主要用作宫殿的墙面装饰,多以油画为底稿,用色彩丰富的羊毛和蚕丝混合缂织,十分昂贵。
欧洲缂织物与中国缂丝的不同之处主要体现在:
纱线材质不同。欧洲缂织所用的纱线相对较粗,织物面积较大,常见的有纵3米、横5米的超大规格,一般作为宫廷殿堂的墙壁装饰,气势宏大,能够很好表达油画强烈的视觉冲击感,适合有距离的欣赏。中国缂丝因丝线本身纤细且强韧,可织作非常细腻的画面,尺幅相对较小,精工细作,即便是放在眼前欣赏也会觉得精美雅致,常见团扇、册页、立轴等书画样式。
织造手法不同。欧洲缂织画挂毯与中国缂丝画在织造时的主流上机方向不同,前者的织作方向与画面方向垂直,后者则是同一顺向的。
底稿风格不同。欧洲缂织物由几何、对称、古典主义发展而来的图案较多,讲究立体效果和色彩冲击感,以大型壁画、油画为风格对照作底稿,以宗教或宫廷生活为创作主题。中国缂丝的图案则以传统书画为主,特别是以院体画中的花鸟主题见长,也有少量人物和风景。
欧洲缂织挂毯使用。受访者供图中新社记者:东西方缂织工艺有无往来交流?
于颖:路易十四世在位期间,欧洲盛行“中国风”,东西方在缂织领域确实存在相互影响。当时欧洲缂织用丝很贵,主要还是用精细羊毛、金属线等当地特产的高端纺织材料,在此基础上加入蚕丝线。因为丝不仅昂贵,还有漂亮的“丝光”,所缂画面会随光线变化显得柔光闪闪、优雅迷人。法国贵族很重视丝在挂毯中的使用,用丝线缂织需要突显出富丽堂皇的宫廷气质的重点部位,也有在人物、动物的点睛之处用丝,更能表现出眉目传情的逼真效果。
“博韦”生产的《中国皇帝的故事》主题系列挂毯,除了羊毛和金属线,也可看到丝线的痕迹。挂毯画面多半是想象出来的,绘稿之人以大量的龙为纹饰,应知道中国皇帝以龙为象征,但用的却是欧洲龙的样式;人物服饰纹饰有仙鹤等中国祥瑞纹样,帽子、仪仗伞的样式亦可看到中国元素。此系列挂毯在1690年一经推出就受到追捧,一直生产到1731年方才停止,畅销40年之久。
“博韦”缂织挂毯厂生产的《中国皇帝的故事》缂织挂毯系列之一。受访者供图另一方面,欧洲缂织工艺也影响到了中国。故宫博物院有一件清宫旧藏《缂丝(毛)人物图挂毯》,原是养心殿的窗户毯,产地来源为苏州织造。这件挂毯尺幅巨大,长3.66米、宽2.67米,描绘的是岁朝时热闹欢庆的殿内场景,老者、婴孩、妇人、官人等人物多达50余位。细看整幅画面,画心为中式的宫廷人物风俗画,场景颇为写实;画心周围一并缂出小型西洋式花边纹画框,与当时法国盛行的缂织仿金漆木雕框的图案风格一致。
清宫旧藏《缂丝(毛)人物图挂毯》。这件挂毯因是日常用品,乾隆皇帝曾要求新织替换,并在新织前下旨不要用“西洋有影子线法”,织作“不要西洋气”。这说明当时的苏州织造已经掌握西洋挂毯的织作方法,也有巨大的缂织木机和熟悉中西两种不同缂织技术的工匠。由于乾隆偏好中国传统风格的缂丝技法,故而苏州缂丝工匠将两种工艺进行了结合和改进,最终呈现的效果既吸收了西方艺术、又融合了东方审美,诞生了这样一件中西合璧的织物挂毯。
中新社记者:海外公众如何看待缂丝?
于颖:在漫长的古代文明史中,丝绸一直是西方人的向往所在。后人经研究,普遍认同将古时连接中西方的贸易商道称为“丝绸之路”,其实也代表了西方社会对丝绸历史价值的肯定。
在欧洲缂织工艺繁盛的17、18世纪,欧洲人仍不惜工本地求取中国丝织品,将丝料运回欧洲织作衣料等用品。在他们看来,缂织壁挂毯因费工费时价值很高,从中国购入的丝又是十分昂贵的纺织原材料,因此缂丝必然是非常贵重之物。他们完全能欣赏到缂丝艺术之美。
今天的海外文博机构也藏有不少缂丝作品,多为明清缂丝书画类,也有少量宋元缂丝画。美国大都会艺术博物馆、波士顿美术馆、克利夫兰艺术博物馆等都藏有几件珍稀品。现藏于大英博物馆的东晋顾恺之唐摹本《女史箴图》,其包首就是宋缂丝折枝牡丹图。
2021年,上海博物馆组织召开“全球视野下缂织艺术与技术研究”国际学术研讨会,有半数参会者为海外博物馆研究员或文物研究学者。他们克服时差连线参会,分享所在博物馆的缂织藏品,深入进行问答交流。研讨会把这些零星分散在海内外各个博物馆中的藏品和研究成果“汇拢”起来,包括早期青铜时代的缂毛织物、宋元明清传世缂丝书画作品等,供与会学者交流探讨、拓展研究。只有史料实物积累到一定体量,交流互通达到一定深度,相关领域的研究才能迸发新的火花,使学术之路更为宽广,研究更为精深,文物的价值、意义得到提升和重视。
民众在上海博物馆欣赏明清缂绣书画作品。袁欢欢 摄中新社记者:缂丝对当下生活有何意义?
于颖:欣赏古物,能够得到心灵的涤荡。
上海博物馆秘藏的这件南宋朱克柔缂丝《莲塘乳鸭图》非常脆弱,幸运的是它得到了近千年呵护,尤其是入藏上博后几十年的精心保护,方能在当下展出时惊艳世人,让公众欣赏到缂丝文物之美、了解背后价值的同时,也让更多非遗传承人吸收前人卓越技艺、得到更多精神鼓舞,创作出更优秀的缂丝作品。如此对于整个社会的文明提升都有着积极的意义。(完)
受访者简介:
于颖,现任上海博物馆研究馆员。服装设计与工程学博士,研究方向为古代染织绣服饰工艺,2013年大英博物馆访问学者,主持国家社科基金项目《丝绸之路出土缂织物调查、整理和工艺交流研究》课题。著有《江南染织绣》,参与《顾绣》《中国纺织通史》等书编著。2021年《丝理丹青——明清缂绣书画特展》和2022年《瑞色凝光——上海博物馆秘藏缂丝莲塘乳鸭图特展》策展人。
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