新研究提高電子俘獲致核激發測量精度

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）超重核與核結構室研究員周小紅、郭松及合作者利用同核異能態束流研究了電子俘獲致同核異能態激發現象。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果。相關成果日前發表在《物理評論快報》上。

長壽命的同核異能態普遍存在。一般情況下，同核異能態具有MeV量級的激發能，是潛在的理想儲能材料。如果能人工大量生產并控制其退激發釋放能量，同核異能態可被用于新一代高能量密度核電池等產品的研發。理論預言，同核異能態有可能被電子俘獲高效激發，并在后續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激發的現象，然而實驗測量的激發概率遠超理論預期，引起了學界的關注和討論。近代物理所研究人員2021年在《自然》上發表評論文章指出，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，基于初級核反應產生93mMo同核異能態，他們利用約35米的放射性束流線把93mMo同核異能態分離、傳輸到低本底測量區，結合與注入信號的關聯，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的現象，提取的實驗激發概率的上限值為2×10-5。