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）

台积电四处建厂现隐忧，台媒：离开体系和人才，成功模式难复制******

　　【环球时报驻德国特约记者 青木 环球时报记者 王冬 陈立非 宋毅】今年下半年以来，台积电在欧美日的产能布局步入“快车道”，引发岛内愈发强烈的“掏空台芯片产业链”质疑。法国广播电台23日报道称，台积电近来被传出考虑在德国设立其欧洲首座芯片工厂。为应对美国及日本新设产能的需求，台积电已经不断外派工程师前往支持。有业者表示，台积电未来若再前往德国投资设厂，人力方面恐将更加吃紧，营运获利压力也会因此进一步升高。

　　员工负荷量恐“破表”

　　23日，日本资深国会议员关芳弘透露，台积电斥资86亿美元在日本熊本县建厂之后，正考虑在日本兴建第二座工厂，熊本厂预计明年下半年落成启用。台积电在美国的产能布局也在加快落实。台积电日前公布一项耗资400亿美元的规划，扩建和升级该公司正在凤凰城建设的美国生产中心。此次在美设厂计划共分两期：第一期预计2024年量产5纳米和4纳米芯片；第二期则是更先进的3纳米芯片，预计2026年量产。

　　台湾《工商时报》24日分析称，自2021年下半年以来，就多次传出台积电将前往德国设厂的消息，但距离真正投资仍有很多困难需要解决。台湾《经济日报》认为，台积电布局欧洲面临三大挑战，包括客户真实需求、基础设施资源、人力/工程师人员调度。《联合报》24日报道称，台积电赴德国设厂，未来恐将像美国建厂项目那样，面临成本高、人才招募困难和相关先进材料供应不足等艰巨考验。还有台媒直言，台积电员工的负荷量会不会“破表”也是个问题。台积电超过5万名工程师中，有约500人连同家眷到美国协助建厂。日本新厂也需要再调度500—600人。

　　展示“深耕台湾”决心

　　台积电近来频繁的海外投资，在岛内引发“掏空台湾芯片产业”的质疑。台积电总裁魏哲家近日对此表示，半导体产业用的是脑力，在大部分地区都有工程师不足的情况，并不是工厂搬到哪个地方，那个地方就会发展茂盛。

　　另据台湾《财讯》报道，日本自民党参议员三宅伸吾近日声称，台积电在日本生产的是落后最新制程两三个世代的技术产品，而且台积电在台湾地区以外生产的量，只占总产量的一成左右，仍有八九成留在台湾。

　　为展示所谓“深耕台湾”的决心，台积电将于12月29日在南科晶圆18厂举行3纳米量产暨扩厂典礼。根据台积电官网信息，台积电立足台湾在全球广设厂区，目前拥有4座12英寸超大晶圆厂、4座8英寸晶圆厂和1座6英寸晶圆厂。

　　成功模式难复制

　　通信行业资深专家项立刚对《环球时报》记者表示，台积电在日本、欧洲等地进行生产布局，实际上成本是很高的。欧洲和日本的芯片制造都已经衰落得非常厉害。台积电一个企业想改变这种经济大势，很难做得到。

　　岛内舆论也对台积电产能布局充满疑虑。《工商时报》22日发表社论称，长期以来台湾就有生产资源“五缺”问题，半导体产能外迁是迟早的事，但此次台积电赴美设厂完全是基于地缘政治的决策。文章称，台积电赴美建厂，生产离开台半导体生态体系和人才，很难复制过去的成功模式。

　　(环球时报)