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）

“新冠预测者”曹云龙：每年或现多个感染高峰 正研发新药以提高防治效率******

　　中新网北京12月28日电(韦香惠)不久前，《自然》杂志(Nature)公布了2022年度科学影响“十大人物”(Nature’s 10)，北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)副研究员、北京昌平实验室领衔科学家曹云龙入选。

　　这一榜单旨在选出十位在过去一年间为重大科学进展做出重要贡献的人物。曹云龙的入选理由是，作为新冠预测者(COVID-predictor)，追踪了新冠病毒的演化，并准确预测了新突变和新毒株的出现。

　　日前，中新网专访了曹云龙，就目前全球几种主要流行毒株的特点、奥密克戎致病性变化、以及感染防治策略等话题进行了探讨。

　　不同突变株每年可导致多个感染高峰

　　曹云龙介绍，国内现阶段主要流行的是BA.5.2和BF.7，二者都属于奥密克戎BA.5支系。他表示，我国大部分人群接种的是原始株疫苗，其诱导的体液免疫被奥密克戎突变株严重逃逸，加之多数人群接种疫苗已经一年以上，体内中和抗体水平下降，进一步削弱了预防感染的作用。

　　他提到，当感染BF.7之后，对BA.5和BF.7的中和抗体水平较高，短时间内不会再重复感染同一毒株。但是，与BA.5.2和BF.7相比，目前国际上主要流行的BQ.1.1、XBB等新毒株的免疫逃逸能力更强，即使是感染了BF.7，康复后产生的抗体对XBB等最新突变株的中和能力也较低。因此可以预见的是，国内BA.5.2和BF.7感染高峰过去后，不排除出现因BQ.1.1、XBB或者是其他免疫逃逸能力更强的毒株驱动的感染高峰。

　　以色列人群新冠重复感染率大型队列研究 受访者供图

　　在国际上其它地区，重复感染已司空见惯。曹云龙提供的数据表明，最新流行株如BQ.1.1和XBB的重复感染率已达到40%，并在持续攀升。他表示，今年绝大部分国家都经历了四波重大感染高峰，多为不同突变株所诱导，平均三个月一次。目前看来，国内也很难完全避免。

　　重点关注奥密克戎在高危人群中的致病性

　　曹云龙表示，现在看到的奥密克戎的致病性整体上下降，主要是因为疫苗接种的普及以及大量人群感染导致的免疫力增强。虽然疫苗和自然感染建立的免疫屏障不能有效防止感染，但可以减轻症状，所以看上去似乎是病毒的致病性下降了。但他强调，这并不能与病毒的天然毒性相提并论。

　　曹云龙提到，社会群体中还有很多无法接种疫苗或者接种后无法产生有效免疫应答的人群，例如免疫缺陷人群、高龄老人、以及肿瘤患者等，他们也是新冠感染后发生重症和死亡的高危人群，因此仍然需要监测奥密克戎在这些高危人群中的致病性。

　　他介绍，在美国、英国、日本等国家，奥密克戎已经造成极大的死亡和重症负担。例如，在英国，奥密克戎BA.1造成的总死亡人数与Delta相当，虽然从BA.1→BA.2→BA.5，死亡峰值呈现下降趋势，但累计的死亡总数并没有大幅度下降。而日本今冬疫情造成的重症人数和死亡人数已逼近历史记录且尚未出现下降趋势。

　　曹云龙表示，目前的疫苗对重症的预防效果都较好，提高老年人的疫苗接种率仍具有重要意义。对于不适合疫苗接种的人群，则需要探索其他应对策略。

　　日本过去两年每日新增新冠死亡人数变化 受访者供图

　　广谱中和抗体有望提高治疗和预防效率

　　曹云龙认为，如何让疫苗和抗体药物的研发周期跟上病毒进化的速度是后续需要解决的问题。

　　“一个抗体药物的临床开发往往需要半年到一年的时间，也就是它能够使得社会受益的前提是该抗体能够应对未来半年到一年后所流行病毒。”曹云龙表示，新冠病毒突变较快，且免疫逃逸特性强，如何挑选开发广谱抗体药物，使得药物研发跟得上病毒突变至关重要，也是目前研发能够高效预防感染的疫苗所面临的痛点。

　　曹云龙团队建立了新冠免疫逃逸突变位点预测模型。他表示，预测到未来新冠会发生的突变，可以提前挑选出不受这些突变影响的抗体药物进行临床研发。

　　目前，曹云龙团队已开发两个广谱中和抗体SA55和SA58。据介绍，这两个抗体是从接种新冠疫苗的非典康复者体内筛选的，其作用位点避开了人群免疫的优势免疫表位，使得其很难被逃逸。

　　“SA55在目前的人群免疫背景中几乎不存在类似抗体，也是目前唯一一个处于临床开发阶段并对目前所有已知的新冠流行毒株都有效的抗体。”曹云龙介绍，SA55和SA58正在开展临床试验，产品剂型包括注射剂和喷雾剂。其中，注射剂可用于治疗和长效预防中重症，尤其适用于老年人或免疫缺陷人群等不适合疫苗接种或免疫反应差的人群。

　　与注射相比，喷雾剂直接作用于上呼吸道，只需很低的剂量就可实现预防感染的作用。初步安慰剂随机对照试验数据显示，SA58喷雾剂用于暴露后预防对有症状感染的保护效率可高达80%以上。“SA55活性更高，预防效率预计更高，且所需剂量会更低、成本也会更低”。

　　曹云龙提到，SA55/SA58喷雾有望成为一款可供全民居家日常使用的新冠预防和治疗产品，目前正在准备进行更为严谨的双盲临床试验。

　　新冠鼻喷中和抗体使用示意图 受访者供图

　　“虽然不能保证SA55未来一定不会逃逸，但我和团队已经在开发其他候选抗体，如果SA55被新毒株逃逸，可以马上有新的抗体替补。”曹云龙表示，除了广谱抗体，他和团队后续还将研发广谱新冠疫苗，以解决现有疫苗面临的技术瓶颈。(完)