新研究提高電子俘獲致核激發(fā)測(cè)量精度

劉如楠

基于蘭州重離子加速器裝置（HIRFL）的放射性束流線RIBLL1，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所（以下簡(jiǎn)稱近代物理所）超重核與核結(jié)構(gòu)室研究員周小紅、郭松及合作者利用同核異能態(tài)束流研究了電子俘獲致同核異能態(tài)激發(fā)現(xiàn)象。該實(shí)驗(yàn)工作大幅提升了測(cè)量精度和可靠性，首次提供了與理論預(yù)期相符的測(cè)量結(jié)果。相關(guān)成果日前發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

長(zhǎng)壽命的同核異能態(tài)普遍存在。一般情況下，同核異能態(tài)具有MeV量級(jí)的激發(fā)能，是潛在的理想儲(chǔ)能材料。如果能人工大量生產(chǎn)并控制其退激發(fā)釋放能量，同核異能態(tài)可被用于新一代高能量密度核電池等產(chǎn)品的研發(fā)。理論預(yù)言，同核異能態(tài)有可能被電子俘獲高效激發(fā)，并在后續(xù)退激過(guò)程中釋放全部能量。

2018年，美國(guó)科學(xué)家報(bào)道了首例電子俘獲致同核異能態(tài)激發(fā)的現(xiàn)象，然而實(shí)驗(yàn)測(cè)量的激發(fā)概率遠(yuǎn)超理論預(yù)期，引起了學(xué)界的關(guān)注和討論。近代物理所研究人員2021年在《自然》上發(fā)表評(píng)論文章指出，該工作是在復(fù)雜和極強(qiáng)γ本底條件下開展的，且其本底處理較為理想化。

針對(duì)此前實(shí)驗(yàn)工作的不足，科研人員設(shè)計(jì)了全新的實(shí)驗(yàn)方案。論文第一作者郭松介紹，實(shí)驗(yàn)中，基于初級(jí)核反應(yīng)產(chǎn)生93mMo同核異能態(tài)，他們利用約35米的放射性束流線把93mMo同核異能態(tài)分離、傳輸?shù)降捅镜诇y(cè)量區(qū)，結(jié)合與注入信號(hào)的關(guān)聯(lián)，在很低的本底水平下開展了精確測(cè)量。科研人員最終沒有觀測(cè)到電子俘獲致核激發(fā)的現(xiàn)象，提取的實(shí)驗(yàn)激發(fā)概率的上限值為2×10-5。