中国科学院近代物理研究所承担的新核素合成和研究重大科研项目，开题十多年来在世界上首次合成了22种新核素，确认了1种延发裂变先驱核，建立了15种核素的衰变纲图，对氪-69等20多种远离稳定线核素的衰变性质进行了研究。近物所10年合成的新核素约占世界上近百年来合成新核素的1/100，在重质量丰中子区合成的新核素占世界同期合成新核素的一半。这些成果已经荣获国家自然科学奖二等奖1项，中国科学院自然科学奖一等奖1项、二等奖2项，吴有训物理奖3项。

选准目标 直进前沿

1988年12月，近物所承建的兰州重离子加速器(HIRFL)经过老中青三代科技人员十多年的艰苦努力，终于胜利建成并投入运行，从而为我国开展核科学前沿领域的研究创造了良好条件。在这之前的几年时间里，近物所的科研人员已经认识到，HIRFL的胜利建成，对推进我国核物理研究事业的发展提供了难得的机会，充分利用新的条件，就有希望取得重要突破。通过深入分析，他们认为，经过多年的科研积累，近物所已经具备了涉足世界核科学研究前沿开展新核素合成和研究的基础。于是，他们审慎地确立新的科学目标，选择新的实验课题，在全面调研和反复论证的基础上，于1987年提出了“重(轻)离子合成新核素及衰变性质、核结构和生成机制研究”，1989年向中国科学院提出立项申请，以“最佳评论课题”通过评审，作为中国科学院重大科研项目正式立项。

对近物所科研人员作出的重要选择，当时有人提出了不同意见，他们认为我国尚不具备开展新核素合成和研究的条件。但是近物所的科研人员坚信自己有基础、有能力，特别是有信心开展这方面的研究工作。他们义无返顾地迈向“远离稳定线新核素的合成和研究”这一国际核物理科学中竞争十分激烈的重大基础性前沿领域，踏上了艰辛的攀登之路。

为了不失时机地顺利推进研究工作，近物所在申请的项目经费尚未到位之前自筹资金开展了相关研究。项目实施中，在加速器束流时间分配、人员调配和激励办法等方面，采取了有力措施，突出地支持有开拓性和创新性的工作。并实行了动态管理，在子项目、子课题之间引入了竞争机制，对研究进展快、创新成果多的子项目和子课题，给予特别支持，使做出突出贡献的科研人员及时受到鼓励。同时，不轻易放弃对探索性强、虽遭致失败但有希望获得重要突破的课题的支持。近年来取得的重要成果中，有相当一部分是在遭到失败而得到继续支持后获得成功的。

敢冒风险 立足突破

近物所的科研人员跨入新核素合成和研究的新领域，首先选择了具有重要物理意义、质量数大于170的重质量丰中子区作为突破口。这种选择极富诱惑力，因为该区域新核素的合成在核衰变、核结构和天文核物理研究中有着重要的学术价值。翻开核素图，这个区域呈现出一个大缺口，表明这一区域的新核素合成和研究具有相当大的难度，很少有人涉足，进展缓慢，因而一旦实现突破，就可能大有作为。

然而，这种选择又面临着极大的风险。由于生成和分离鉴别中的巨大技术难度，该区域新核素的合成多年来进展缓慢，填充区域内的任何一个空白，对于世界上无论哪一个实验室来说都不是一件容易的事。

按照国外的经验，合成丰中子新核素通常使用重核裂变、中高能炮弹碎裂反应和高能质子重靶散裂反应等方法，但这些方法对于质量数大于170的重丰中子核的生成均不适用。国外先进的零度谱仪对于炮弹碎裂中很重的丰中子核素的分离也无能为力。没有现成的经验可供借鉴，怎么办？他们根据自己的研究基础和现有的技术条件，提出了“使用中能重离子引起的奇异转移反应和快中子诱发反应，结合快速化学分离和衰变谱学方法，从重靶余核中分离和鉴别重丰中子新核素”的独特技术路线，成功地从重靶产物中分离鉴别出一系列重丰中子新核素。

在汞-208的合成中，张立研究员领导的科研组提出了“利用HIRFL提供的中能重离子束，轰击中子含量比较富集的铅-208靶，通过奇异的多核子转移生成汞-208”的独特物理思想，并把热熔融靶和热色谱管技术巧妙地结合起来，成功地实现了汞元素的高效率、高选择性释放、传输、分离和收集，合成了科学家们盼望已久的新核素汞-208。对我国核物理学家的这一独创，国际一流学术刊物《物理评论》的审稿人在评审意见中称：“这是一个利用创新的令人印象深刻的实验方法所取得的重要的实验研究成果。”此后，袁双贵等科研人员在HIRFL上继续使用重离子引起的多核子转移反应，又成功地合成了新核素镤-239、钍-238和铪-186。与此同时，他领导的科研组，提出并使用了(n，2p)反应机制，使用强中子源，结合化学分离，在重质量丰中子区成功地合成了铪-185、钍-237和铒-175等新核素，接连取得令人欣喜的成果。

在轻稀土质子滴线区，徐树威研究员领导的科研组，放弃了国际上流行的“在线同位素分离器”+“X-质子”符合的分辨方法，巧妙地使用了独创的“氦喷嘴带传输”+“质子-γ”符合方法，使测量灵敏度相对提高了50倍，成功地合成和研究了多种新核素。美国《物理评论》审稿人对这一重要成果的论文评价说：“在核素图的一个如此难以接近的区域内发现这些新核素是一项令人瞩目的实验成就，它是凭一种创新的质子-γ符合技术完成的。”“这项实验工作代表轻稀土核放射性研究的一次重大进展。”

在合成超重新核素259Db时，郭俊盛研究员领导的科研组设计了氦喷嘴靶室和短毛细管的热化及在线传输，组成了一个由转动轮收集核反应产物的探测系统，在系统中采用了探测器的非等间距排列，实现了对母核及子核α活性的精确测量。德国重离子研究中心从事超重元素研究的资深专家Münzenberg教授说：“利用常规的装置和设备，经过精心巧妙的安排，合成和鉴别出了259Db，向着超重元素前进了一大步。”瑞士鲍尔舍勒(PSI)研究所的核化学家H.Gaeggeker教授认为，近物所科研人员在这项研究中对探测器的排列设计是一个“很聪明的方法”。

连续攻关 深入研究

1992年，近物所的科研人员在重质量丰中子区首次合成了汞-208和铪-185等2种新核素，与中科院上海原子核所合成的铂-202一起(铂-202是由“新核素合成和研究”重大项目的一个子项目组合成的)，实现了我国在新核素合成领域零的突破。这些成果的取得，使近物所的科研人员受到极大鼓舞。在这之后，他们克服经费紧缺、设备落后等诸多困难，再接再厉，连续攻关，又在该核区先后合成了铒-175、铪-186、汞-209、钍-237、钍-238、镤-239等6种新核素，并且把战果逐步扩大到了其他核区。

在轻稀土质子滴线区，成功地合成和鉴别了铈-121、钕-125、钷-128、钐-129、钆-135、钆-137、铽-139、镝-139、钬-142、镱-149等10种新核素，初步指认了钕-125等4种核素的基态自旋和宇称，还建立了镨-128等10多种核素较完整的衰变纲图，并观测到只知其存在、但从未测定出任何性质的钌-89的延发质子衰变谱。

在超铀缺中子区，他们合成和鉴别出国际上多年努力未果的缺中子超铀新核素镅-235。

在轻质量质子滴线区，他们合成和鉴别出磷-25、硒-65等2种新核素，并首次研究了滴线核氪-69的奇异衰变性质。

在超重核区，他们合成和鉴别了Z＝105的超重新核素259Db，不仅使我国的新核素合成和研究跨入了国际核物理最热门、最前沿的研究领域，而且向超重元素的合成和研究迈出了重要的一步。

从1987年提出课题到2001年合成超重核，地处西部的近物所科研人员横跨核素图上5个核区，在世界上首次合成和鉴别了一批新核素，使我国的新核素合成和研究不断向纵深发展，在国际核物理研究的这一前沿领域占有了一定的位置。

撰稿人：岳海奎

点评：

利用大科学工程提供的条件，开展“新核素合成和研究”。文中可以看到近物所科学家们物理思想独特，选题立足突破，在研究方法和技术路线上很“巧妙”，很“聪明”。十几年充满创造性的工作取得了令人瞩目的成就，横跨核素图上5个核区，在世界上首次合成和鉴别了一批新核素，使我国在国际核物理研究的这一前沿领域占有了一定位置。他们不轻易放弃对探索性强、虽遭失败但有希望获得更重要突破的课题给予支持的做法，很有远见!