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兰州重离子所:找到了最轻的铀元素

科学家们发现了迄今为止最轻的铀同位素。这一发现有可能揭示更多关于奇怪的α粒子的信息，这种粒子在某些元素衰变时会被放射出来。

新发现的铀被称为铀-214，是一种同位素，它的中子比质子多30个，比已知的第二轻的铀同位素少一个中子。铀-214比更常见的铀同位素轻得多，包括铀-235；后者用于核反应堆，有51个额外的中子。

新发现的同位素不仅更轻，而且在衰变过程中还表现出独特的行为。因此，新发现将帮助科学家更好地理解α衰变的过程——在这个过程里，原子核会失去一组两个质子和两个中子，统称为α粒子。

尽管科学家早就知道α衰变的过程，但经过一个世纪的研究，他们仍不知道α粒子形成的确切细节。

研究人员在中国兰州的重离子研究机构创造了新的铀同位素。在那里，他们用一束氩元素粒子流轰击由钨制成的靶子，该靶子位于被称为气体填充反冲分离器的装置内。兰州实验室用的是重原子和核结构光谱仪(SHANS)。通过用粒子流轰击钨，研究人员把质子和中子打到材料里，从而创造出铀。

铀-214同位素的半衰期只有半毫秒。最常见的铀-238的半衰期约为45亿年，与地球的年龄差不多。

通过仔细观察同位素的衰变过程，科学家们能够研究强核力——将物质结合在一起的四种基本力之一——作用于铀表面的α粒子部分，亦即中子和质子。

他们发现，每个α粒子中的质子和中子的相互作用比原子量近似的其他元素要强得多。

研究人员说，这可能是由于铀-214的原子核内中子的具体数量。新同位素有122个中子，接近"幻数126”，126由于中子数达到圆满，所以特别稳定。

因为中子多，科学家容易计算质子和中子之间的强力相互作用。研究的主要作者、中国科学院物理学家张志远说，这些相互作用可以揭示出与核结构和衰变过程有关的特征。

科学家们怀疑，更重的放射性元素里这种质子—中子的相互作用可能会更强，如钚和镎的同位素。这些元素有更多的质子，它们的轨道配置表明它们可能有比铀同位素更强的相互作用。

科学家们希望研究其他中子接近幻数的元素；然而，由于这些元素的半衰期更短，将需要更灵敏的探测器和更强大的激光。

这些新发现于4月14日发表在《物理评论快报》上。

https://www.sciencealert.com/new-lightest-known-flavor-of-uranium-reveals-secrets-of-atomic-stability

评论勘误

“每个α粒子中的质子和中子的相互作用比原子量近似的其他元素要强得多”-> sciencealert原文本身有点理解偏差，要解释清楚应该是“铀-214与其他拥有相近质子数或中子数的别的元素或同位素相比，这个铀-214表面壳层处的p-n(质子-中子成对)相互作用强度是最强的”

“由于中子数达到圆满”-> due to the configuration of the neutrons in complete sets, or shells->“由于126个中子刚好填满了轨道或者说壳层”

“因为中子多，科学家容易计算”-> With this configuration, it is easier->“在刚好126个中子(或相近数量)的情形，科学家容易计算”，铀-214拥有122个中子所以也能计算

另外译文的遣词造句容易让人理解成“铀-214的p-n相互作用很强，因为接近幻数126，而126就等于特别稳定，所以铀-214才那么强那么稳定”

但其实铀-218才是刚刚好126个中子，铀-218就比铀-214更稳定，前文也说了铀-214的p-n相互作用比起质子数中子数相近的同位素(例如包括铀-218)更强，这恰恰说明了p-n相互作用越强它就反过来越不稳定

那为什么要提一嘴“122接近幻数126”呢？其实重点不是为了讲稳不稳定，而是为了解释“中子壳层几乎满员，此时的方程最好求解”(就像给一群小孩子发一堆椅子，大家都坐下以后还有几人没椅子或者还有几张空椅子就一目了然了)，然后才能引出“通过精确求解，我们找出了铀-214的p-n相互作用那么强的具体原因”，而不是说“因为122接近126，126就稳定，所以122就强”

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高大上的质子重离子治疗真的好吗

质子重离子治疗是放射治疗的其中一种，主要是指通过质子或重离子射线的方式对癌细胞进行杀伤，达到治疗癌症的效果。

这种治疗方法可以实现对癌细胞的定向杀伤，与传统放射治疗方式相比，具有副作用少、复发率低、对人体伤害小、患者生活质量高等优势。另外，对于一些手术、放疗、化疗失败的癌症患者而言，更为有效。因此，近些年来，质子重离子治疗也成为了癌症患者的重要选择。

对于晚期肺癌患者的治疗，质子重离子的效果较好。根据日本知名医院——南东北医院癌症质子放射线治疗中心的数据显示，III期非小细胞肺癌患者在接受质子重离子治疗后，2年局部控制率达到36.4％，2年总生存率达到51.1％。同时，患者接受质子重离子治疗后产生的并发症较少，可以达到更好的预后效果。

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