基于蘭州重離子加速器裝置(HIRFL)的放射性束流線RIBLL1，中國科學院近代物理研究所(以下簡稱近代物理所)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。該實驗工作大幅提升了測量精度和可靠性，首次提供了與理論預期相符的測量結(jié)果。相關(guān)成果日前發(fā)表在《物理評論快報》上。
長壽命的同核異能態(tài)普遍存在。一般情況下，同核異能態(tài)具有MeV量級的激發(fā)能，是潛在的理想儲能材料。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)退激過程中釋放全部能量。
2018年，美國科學家報道了首例電子俘獲致同核異能態(tài)激發(fā)的現(xiàn)象，然而實驗測量的激發(fā)概率遠超理論預期，引起了學界的關(guān)注和討論。近代物理所研究人員2021年在《自然》上發(fā)表評論文章指出，該工作是在復雜和極強γ本底條件下開展的，且其本底處理較為理想化。
針對此前實驗工作的不足，科研人員設(shè)計了全新的實驗方案。論文第一作者郭松介紹，實驗中，基于初級核反應產(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量區(qū)，結(jié)合與注入信號的關(guān)聯(lián)，在很低的本底水平下開展了精確測量。科研人員最終沒有觀測到電子俘獲致核激發(fā)的現(xiàn)象，提取的實驗激發(fā)概率的上限值為2×10-5。
審稿人認為：“這項工作與此前報道相比，結(jié)果更加可靠，測量精度也有了顯著的提高。”
論文通訊作者周小紅表示，以上結(jié)果表明，同核異能態(tài)離子在固體材料中慢化和阻停的過程中，激發(fā)概率很小，這與相關(guān)理論計算結(jié)果一致。該工作為后續(xù)研究指明了方向。(見習記者 劉如楠 記者 甘曉)
