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）
数字人：用科技激活传统文化之美******
【热点观察】
作者：俞国林、王建（分别系中华书局编审、中华书局副编审）
“天妤”，一个沉睡千年的飞天少女，被神秘空间元境唤醒后，回想起千年前之事。当年，洞窟受损，壁画脱落。如今，苏醒过来的她，决定来到人间收集碎片，复原壁画，重佑人间……“天妤”不是玄幻小说中的文学人物，而是一个虚拟数字人。过去一年，“天妤”以收集壁画碎片为线索，将中国传统文化元素进行数字化演绎，持续向世界讲述中国传统文化的故事，在海内外收获了大量拥趸。
所谓数字人，是指通过计算机图形渲染、动作捕捉、深度学习、语音合成等技术打造的虚拟或仿真人物。2022年，数字人大量涌现，除了“天妤”，还有中国文物交流中心的“文夭夭”、新华网的“筱竹”、浙江卫视的“谷小雨”、敦煌研究院的“伽瑶”、国家博物馆的“艾雯雯”、中华书局的“苏东坡数字人”……他们或化身为文博场所的导游，或成为文化短剧的主角，或担任对外传播的文化大使，以又潮又酷的方式讲述着传统文化的故事。
超写实“苏东坡数字人” 光明图片
技术支撑，文化打底
作为传统文化的新载体，虚拟数字人将传统之美与科技之美有机融合，打造出全新的IP形象。由于众多虚拟数字人取材于传统文化，所以其外在形象本身就是对传统文化的视觉化呈现。比如，“天妤”的设计以传统飞天和唐代女俑为灵感，她衣袂飘飘，妆造典雅，发型设计是“双环望仙髻”，簪花是用金、银、铜等制成的样式多样的金钿；头上戴的嵌松石花钗、珍珠流苏花钿等饰品，是在史料基础上，参考唐代出土文物设计而成；妆容上使用的黛眉、斜红、莲花形花钿、桃花妆容，则还原了新疆吐鲁番阿斯塔那墓出土的唐代女俑妆容。通过对虚拟数字人外在形象的打量观赏，观众得以与中华传统服饰文化进行“亲密接触”。不仅如此，由“天妤”发布的“凤凰妆”视频,连续登上平台热榜。受“天妤”影响，很多青少年给自己化起了“国风妆”，甚至还引起了海外美妆达人的竞相模仿。
数字人的设计制作并非易事，既需要技术支撑，又需要文化打底。传统文化类数字人的设计制作，本身就是对传统文化研究、整理、应用、传播的过程。比如，为了让“苏东坡数字人”贴近苏东坡的原貌，中华书局在容量超过70亿字的古籍大数据中心进行海量搜索，通过一系列精心设计的关键词精准抓取到一批涉及苏东坡容貌形象的古籍文本数据。同时，又通过图像搜索技术，抓取了由宋至清涉及苏东坡的100余幅画作，既包括苏东坡的单人画像，又包括如“西园雅集”“赤壁”等主题的群像以及若干石刻画像拓片等，从而初步形成对于苏东坡容貌形象之“古籍真实”的把握，然后再由权威专家进行系统校验，确定下来超写实“苏东坡数字人”的每个细节。由此观之，“苏东坡数字人”的设计制作过程，完全是一次对苏东坡主题古籍文献、艺术作品的整理和研究。由于这种整理和研究带有强烈的“目的性”“应用性”，所以能够有效推动传统文化的创造性转化、创新性发展，而非像纯学术研究那样，研究成果大都只能存在于论文中。
虚拟数字人“天妤” 光明图片
始于颜值，终于价值
数字人要在弘扬传承中华优秀传统文化方面有效发挥作用，可以始于颜值，但最后还是要终于价值，因为人们开发数字人，不是为了观赏，而是为了使用。2022年被业界称为“数字人元年”，数字人的相关应用刚刚起步。传统文化领域是应用数字人比较多的领域，且应用场景越来越丰富。
2022年7月，身着汉服的“艾雯雯”在国家博物馆上岗。她穿梭于国博各展厅，为慕名而来的全球游客介绍着国博140多万件馆藏文物。中国文物交流中心的“文夭夭”，除了在各大博物馆提供讲解、导览服务，还担任“文博虚拟新闻官”，经常跟随展览出海，传播中华文化。
虚拟数字人，不仅能“说”，还能“演”。以“天妤”为主角的系列短剧《千壁寻踪》及番外一经推出，立刻圈粉无数，视频播放量目前已超过3亿。通过这些短剧，观众领略了即将失传的巾舞的无穷魅力，见识了传说中的“反弹琵琶”的精妙绝伦，了解了围棋文化的博大精深。就这样，“天妤”婷婷袅袅地从中华传统文化中走来。作为一个虚拟数字人，她将传统之美与科技之美融合，开启了中国传统文化通向元宇宙、通联海外的一扇门。
在传统戏曲领域，数字人的身影也越来越活跃。京剧领域已出现“梅兰芳孪生数字人”，粤剧界已诞生粤剧数字人“小勤”，而“秦筱雅”则是秦腔数字人的代表。“梅兰芳孪生数字人”甚至还现身梅兰芳大剧院，并与台下观众深情互动：“距离我上一次登台已经过去了60多年，没想到我们又重逢了。”那一刻，数字人不仅复原了梅兰芳先生的形态、声音及面部表情，也让人看到了传统戏曲振兴的希望。
可以这么说，数字人最大的魅力，不是研发运用新技术，也不是对网文、网游等传统业态的改变，而是为戏曲等原本高度依赖人和现场空间的传统行业在生产、传播、消费场景及价值实现等方面带来无限想象力和可能性，彻底改变了人们对于物我关系的认知。
既要凝神，又要赋魂
数字人让大量文化瑰宝重新“复活”，以科技手段让传统文化走进烟火生活，焕发青春活力。可是，数字人建设毕竟刚刚起步，在很多方面还有待完善。其中，内容生态是制约数字人发展的最大瓶颈。虚拟世界中的“你我他”，即使只是存在于数字空间中的化身，也需要现实生活内容作支撑，需要“故事”来引流。唯有如此，数字人才能既拥有好看的“皮囊”，又拥有丰满的“灵魂”。
比如，中华书局的“苏东坡数字人”，只有容貌形象的“物理真实”是远远不够的，还要实现“精神真实”。为此，中华书局专门建设了“苏东坡专题数据库”，并陆续开发了多个维度的“苏东坡主题知识图谱”。依托数据标引体系，可以生成各个维度的知识图谱，相当于将苏东坡跌宕起伏的人生历程与丰富多彩的精神世界翻译成一张彼此关联的数据网络，并将其放进“苏东坡数字人”的脑中，从而为“苏东坡数字人”凝神。下一步，中华书局将加强对“苏东坡数字人”的人工智能训练，以为其“赋魂”，从而让“苏东坡数字人”真正像苏东坡一样去认知、思考、表达、行动，最终实现苏东坡在数字世界的“复活”。
近年来，互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术加速创新。数字人技术正以前所未有的速度渗透进入并重构升级歌舞、影视、戏剧、文博等多个文化行业。数字人的产生和应用，是文化与科技相互融合的过程，也是人类不断认识自我的过程。我们无法预判数字人未来会走向何方，但我们还是希望大家以开放包容的心态面对新概念，拥抱新技术，将基础夯实，立足文化本体的价值属性，共同推动行业转型升级，在文化与科技融合发展的时代进程中，真正实现传统文化的创造性转化和创新性发展。
《光明日报》（ 2023年01月04日 13版）
