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       科技日?qǐng)?bào)訊：地球上最稀有的天然元素是第85號(hào)元素砹，人們對(duì)它的基本性質(zhì)還知之甚少。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月14日?qǐng)?bào)道，一個(gè)國(guó)際研究小組利用歐洲核子研究中心（CERN）的放射性同位素設(shè)備，揭示了砹的第一電離勢(shì)（first ionization potential）和電離臨界值。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·通訊》上。
　　該項(xiàng)目由美國(guó)紐約大學(xué)物理學(xué)系教授安德烈·安德烈耶夫和CERN的瓦倫丁·費(fèi)德瑟夫共同設(shè)計(jì)，利用歐核中心的上線同位素質(zhì)量分離器（ISOLDE），第一次得到了砹原子的電離勢(shì)，這是確定特定放射性元素的化學(xué)和物理性質(zhì)的基本指標(biāo)量，也填補(bǔ)了門捷列夫元素周期表中長(zhǎng)期遺留的空缺。
　　原子的電離勢(shì)作為最外層價(jià)電子的鍵能，與元素的化學(xué)反應(yīng)能力密切相關(guān)，也間接決定了其化合物中化學(xué)鍵的穩(wěn)定性。安德烈耶夫說(shuō)：“這一實(shí)驗(yàn)值還可作為理論基準(zhǔn)，用來(lái)預(yù)測(cè)超重元素的原子和化學(xué)性質(zhì)，尤其是最近發(fā)現(xiàn)的第117號(hào)元素，它與砹是同族元素。”
　　很多人只知道砹的同位素有衰變性，在癌癥治療中用于標(biāo)靶α治療，是一種理想的短程輻射源。1940年，奧森與同事通過(guò)α粒子轟擊鉍而得到了砹元素。1964年，麥克羅林研究了一小塊砹的人工放射性同位素樣本，首次觀察到它在紫外區(qū)有兩條光譜線。除此以外，人們沒(méi)有砹原子光譜的其他數(shù)據(jù)。
　　在此次實(shí)驗(yàn)中，研究人員先在歐核中心用內(nèi)源共振電離光譜和高靈敏原子核衰變探測(cè)來(lái)研究，通過(guò)砹的特征α衰變，首次觀察到并識(shí)別出了砹的激光—電離離子，同時(shí)通過(guò)掃描電離紫外激光的波長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)了砹的電離臨界值。然后，他們?cè)诩幽么髧?guó)家粒子與核物理實(shí)驗(yàn)室（TRIUMF）繼續(xù)研究，在紅外光譜區(qū)又發(fā)現(xiàn)了新的光學(xué)躍遷，并根據(jù)這一新躍遷，確定了一個(gè)高效的三步電離方案，再次在ISOLDE上用共振電離激光離子源（RILIS）進(jìn)一步研究。
　　他們探測(cè)了電離臨界值周圍的關(guān)鍵區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了一系列高度激發(fā)的共振，也叫里德堡態(tài)（Rydberg states），從這一光譜中提取出高度精確的砹的第一電離勢(shì)。
　　RILIS小組領(lǐng)導(dǎo)費(fèi)德瑟夫說(shuō)：“內(nèi)源激光光譜是目前研究短命同位素原子性質(zhì)的最靈敏方法，也是探測(cè)人造超重元素光譜的現(xiàn)實(shí)方法。這次實(shí)驗(yàn)成功，也為法國(guó)和俄羅斯最近開(kāi)始的同類項(xiàng)目增強(qiáng)了信心。”
　　安德烈耶夫補(bǔ)充說(shuō)：“這一進(jìn)展讓科學(xué)家能開(kāi)始許多新現(xiàn)象的研究，如砹原子核的大小（半徑）、特殊類型核裂變等，最近，我們的合作伙伴已對(duì)此開(kāi)始了一系列實(shí)驗(yàn)。”