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        作者:郭松等 來源:《物理評論快報》 發布時間:2022/6/24 23:52:27
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        近代物理所提高電子俘獲致核激發現象測量精度

         

        近日,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,相關結果于6月17日發表在《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。如果能夠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幾率遠超理論預期,引起了學界的關注和討論。近代物理所研究人員于2021年在《自然》上發表的評論文章指出,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,因而可能導致激發幾率被高估。

        針對此前實驗工作的不足,近代物理所等的科研人員設計了全新的實驗方案。本文的第一作者郭松介紹,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,提取的實驗激發幾率的上限值為2×10-5。審稿人認為:“這項工作與此前報道相比,結果更加可靠,測量精度也有了顯著的提高。”

        本文的通訊作者周小紅表示,以上結果表明,同核異能態離子在固體材料中慢化和阻停的過程中,激發幾率很小,這與相關理論計算結果一致。他指出,該工作驗證了利用同核異能態束流研究電子俘獲致核激發的可行性和必要性,為后續研究指明了方向。

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        本工作實驗設置。93mMo粒子在RIBLL束流線初級靶位置(左上角)通過熔合蒸發反應產生,經束線進入注入端(右下角)。左下角展示93mMo在注入端發生同核異能態誘發退激與自發退激的過程,右上角展示探測端設置。 (圖源自郭松)

        該工作得到了國家重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項(B類)、國家自然科學基金等項目的支持。(來源:中國科學報 劉如楠 甘曉)

        相關論文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.242502

         
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