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)
走向世俗与儒雅——汉唐间孔子形象的演变******
作者:丁红旗(华东师范大学中文系古籍所副研究员)
一时代有一时代的思潮。随着儒学的沉浮,作为中国传统文化与儒学的象征,孔子形象的变迁附着了更多的政治、社会内涵,特别在汉唐时期。
一 汉时谶纬神化下的孔子形象
东汉灵帝建宁二年(169年)三月,鲁国相史晨向尚书省奏请祭祀孔庙。文中,史晨一再强调孔子是“乾坤所挺,西狩获麟,玄丘制命,……为汉制作”“汁光之精,大帝所挺,……承敝遭衰,黑不代仓……获麟趣作,端门见征,血书著纪”(《隶释》卷一《鲁相史晨祠孔庙奏铭》),因是上奏尚书省,自是要谨重万分。显然,对孔子形象的描述,其杂用了当日弥漫一时的较多的谶纬观念,这也是一个时代的基调和底色:其母颜征在“野合”,诞育了孔子,一如刘媪息止大泽,“梦与神遇”而产下汉高祖般,是应世感生,也即声称的“乾坤所挺”。“玄丘”,指孔子被称为“玄圣素王”。“有德无位”是孔子一生真实的写照,为此尊奉为“素王”;素王为汉制作宪法。孔子为黑帝水精,即水德,是尚法的象征。秦始皇定秦为水德,就是取其“刚毅戾深,事皆决于法……然后合五德之数”(《史记》卷六《秦始皇本纪》)。更何况,孔子曾做过鲁国的司寇,本就掌管、熟习律法。所以孔子被派来人世,制定宪法,阐释天命,以推行教化,即水胜火(汉,火德,尚赤)也。对此,孔子本人也有明确的自觉,“文王既没,文不在兹乎”,亦有担当大道的自信。
这种比附下,各种《论语摘辅像谶》《论语素王受命谶》等踊跃出现,进而成了一个时代的思潮。这中间的一个关键,就是时人对远在700多年前孔子形象的描述,典型的就是《春秋演孔图》所描绘的“大九围,坐如蹲龙”,“首丘”“龟脊虎掌”等;“龟脊”,即凸起,从另一个角度看正是驼背。
与此尊崇孔子(时封褒成侯)及儒学在西汉元、成间的上升相联系的,是西汉中晚期以来,可能存有画孔子及七十二弟子的画像以表彰、推尊的传统,如“光和元年(178年),遂置鸿都门学,画孔子及七十二弟子像”(《后汉书》卷六十下《蔡邕传》)。同时,与西汉中期的海昏侯汉墓孔子衣镜相比,也一改画风,集中以“孔子见老子”、表彰好学的儒者之风的面貌出现,也沉淀成了一种稳定的构图式样:头戴小冠、长须、束带、长衣的孔子毕恭毕敬地站立右边,面向左边的老子请教,身着长袍的老子则拄一弯曲的拐杖躬身而立,中间是一童子,即孔子的老师项橐。孔子身后,是陪侍的弟子,即其足以自豪的颜渊、子路、子贡等五人。
《春秋演孔图》的描述不免空泛,今能有幸一睹汉时的孔子画像。这类画像,集中在两个方面:一、留存物较多的是画像石上的孔子形象。今所见最早的这类画像石是山东微山县出土,约在元帝时期(前49—前33年)。集中出现在东汉中后期,即数量较多的“孔子见老子”画像石(至少30块以上),又以曲阜附近地域出土为多。虽然孔子的面貌因石材的漫漶等不甚清晰,但其俯身前倾以示敬重,其背略驼,却是一望即知。这正吻合这一时期谶纬思潮的想象。二、墓室壁画中屡见不鲜。典型的是西汉晚期的洛阳烧沟61号墓、新莽时的陕西靖边渠树壕汉墓、东汉晚期的和林格尔汉墓中所绘制的孔子形象;但其帽饰(小冠、幞头、平冠)、身形(瘦削、粗壮)等都有明显差别。
这说明孔子形象的绘制基本稳定,但细节上有不同——还处在一种变动不居的状态。不过,附着在孔子形象上的不无牵强、粗鄙、浅陋的谶纬比附,所谓的“异相”,在曹魏就已开始的严禁谶纬下,急遽地走上了衰落之路而渐趋被剥离;隋时,谶纬已完全衰歇、败落了。
二 南朝:孔子人间形象的转变与彰显
荡去了谶纬附着上的种种神异与光彩,东晋、南朝,因儒学地位受到玄学、佛教等强烈的冲击,而在一定程度上回到了孔子原始的本真形貌。
早在东汉末年的中平三年(184年),党锢解禁后,晚年的郑玄在注释《论语》时,已特别注意解说孔子言行的背景,即剥离了各种《论语》谶的比附、神化,展示出了一位切实、活泼生动、言语蔼如的长者形象,一个更趋坦诚、真实的孔子形象。如郑玄对《述而》“加我数年,五十以学《易》,可以无大过矣”的注释,就只是强调孔子“习读不敢懈倦”“汲汲然,自恐不能究竟其意”而带来的对未来的一丝隐忧和恐惧。这更符合孔子的生活实际,也把孔子从云间拉到地上,一变昔日扑朔迷离的神化色泽,是一位蔼如的智者。这一倾向,东晋时被另一名士范宁——范晔的祖父所继承。范宁力图抬升儒家的地位,竭力恢复一度被何晏、王弼等玄解所遮蔽的一些真实景象,表现了朴实解经的风貌。
这样,明显有过多神化、特异的孔子形象自然如无源之水,枯竭了。
与儒学的衰退相一致的,是这一时期的墓葬,也一改两汉时期墓葬墙壁多绘制圣贤忠臣、勇士、烈女贤妻等形象,孔子及其弟子的形象不见了踪迹。在南方,着意凸显了荣启期与竹林七贤(特别是南朝的帝王陵,如南京西善桥南朝墓、丹阳胡桥南朝大墓等壁画)等名士;北方则多为隐士、孝子形象(如《山东临朐北齐崔芬壁画墓》、北魏正光五年(524年)下葬的元谧石棺等)。
不过,在一些时人的绘画中,仍不时见到孔子的形象,如《历代名画记》卷五至七有戴逵《孔子十弟子图》,陆探微《孔子像》《十弟子像》《孔颜图》,宗炳《孔子弟子像》,张僧繇画“仲尼十哲”等,但明显少了许多。在今孔庙圣迹殿,或传为顾恺之绘的孔子像,接续东汉时墓葬壁画的传统,头戴平冠、褒衣博带、“秀骨清相”的孔子成了心中较真实、最理想的孔子形象。
这是孔子形象转变的一个关键。
三 隋唐时祭孔制度的完善与孔子形象的基本定型
在初唐、盛唐,就已开辟了一个完全不同于往昔的尊崇情形。两汉时,“先圣”成了周公的专称,孔子只好屈居第二,成为传达周公意旨的“先师”。据《新唐书》卷一五《礼乐志五》、《唐会要》卷三五“褒崇先圣”条,这一时期尊崇、祭祀孔子的重要举措有:贞观二年(628年),罢周公,升孔子为先圣,以颜回配。贞观四年,诏州、县学皆作孔子庙。神龙元年(705年),以邹、鲁百户为隆道公采邑,以奉岁祀,子孙世袭褒圣侯。开元五年(717年),颁布诏令《令明经进士就国子监谒先师敕》,考试前先拜谒先师孔子。开元二十七年(739年),更进一步抬升,追谥孔子为“文宣王”,并褒赠“十哲”,东西列侍(《旧唐书》卷二四《仪礼志四》)。制度日趋完善,规格、地位日渐上升、稳定。重要的是,在浓烈的尊崇氛围下,更沿袭、上升到国家的层面,即借助科举的力量,《论语》成了一门必考科目,促使了整个社会的研学。
既然各地州县需建孔庙,孔子形象的绘制与规范就不得不提上议事日程。如檀州刺史韦机,显庆(656—661年)中“创立孔子庙”时,就“图七十二子及自古贤达,皆为之赞述”。
与此相应,是一流画家阎立本、吴道子等对孔子形象的绘制与定型。
今仍能一睹、颇负盛名的是传为阎立本所作的《孔子弟子像》长卷,绢本设色(今藏故宫博物院)。阎立本(601—673年),曾奉诏作《凌烟阁二十四功臣图》《秦府十八学士图》《历代帝王图卷》,卒前曾任中书令,当日地位极为尊崇。阎氏生活的时代,正是各州县诏令营建孔庙的突飞猛进时期,适逢其会,恰能作为规制,颁示天下。其所画,正是一位头着儒冠、长髯及颔、目光深邃、睿智,一袭长衣的儒者形象;侧面;左手略微举起,一副正在讲解、授业的模样。唐时“孔庙”“先师”身份的界定,也自会孕育出这类形象。
而今曲阜孔府所藏高大威猛、目光略微向上,为汉制作律法的《司寇像》,一般认为是吴道子或以其粉本为基础的作品。但其“口露齿”“眼露白”“重耳”等不免丑陋的异相,这汉时谶纬的遗绪,与唐人主流认知、传达智慧与理政观念的“先师”形象截然异趣。反倒是“圣迹殿”中陈列的刻石、传为吴道子所绘的“先师孔子行教像”,长髯飘飘,一副儒雅、蔼如的形象,倒很契合唐人的界定和心理期待。
阎、吴之后,可能因其盛名,或因诏令作画、版式一统等缘故,唐人无力超越反而渐趋不再绘作,衰歇了——但也形成了一种稳定的格式,即一种粉本与经典,在世间流传。同时,又以绘刻、塑像的形式,展现了孔子形象在社会上的全面拓展。
《光明日报》( 2022年12月19日 13版)