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新研究提高电子俘获致核激发测量精度

来源:中国科学报 刘如楠 甘晓 访问:155 时间:2022-06-28

  基于兰州重离子加速器装置(HIRFL)的放射性束流线RIBLL1,中国科学院近代物理研究所(以下简称近代物理所)超重核与核结构室研究员周小红、郭松及合作者利用同核异能态束流研究了电子俘获致同核异能态激发现象。该实验工作大幅提升了测量精度和可靠性,首次提供了与理论预期相符的测量结果。相关成果日前发表在《物理评论快报》上。

  长寿命的同核异能态普遍存在。一般情况下,同核异能态具有MeV量级的激发能,是潜在的理想储能材料。如果能人工大量生产并控制其退激发释放能量,同核异能态可被用于新一代高能量密度核电池等产品的研发。理论预言,同核异能态有可能被电子俘获高效激发,并在后续退激过程中释放全部能量。

  2018年,美国科学家报道了首例电子俘获致同核异能态激发的现象,然而实验测量的激发概率远超理论预期,引起了学界的关注和讨论。近代物理所研究人员2021年在《自然》上发表评论文章指出,该工作是在复杂和极强γ本底条件下开展的,且其本底处理较为理想化。

  针对此前实验工作的不足,科研人员设计了全新的实验方案。论文第一作者郭松介绍,实验中,基于初级核反应产生93mMo同核异能态,他们利用约35米的放射性束流线把93mMo同核异能态分离、传输到低本底测量区,结合与注入信号的关联,在很低的本底水平下开展了精确测量。科研人员最终没有观测到电子俘获致核激发的现象,提取的实验激发概率的上限值为2×10-5。

  审稿人认为:“这项工作与此前报道相比,结果更加可靠,测量精度也有了显著的提高。”

  论文通讯作者周小红表示,以上结果表明,同核异能态离子在固体材料中慢化和阻停的过程中,激发概率很小,这与相关理论计算结果一致。该工作为后续研究指明了方向。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.242502

  (原载于《中国科学报》 2022-06-28 第1版 要闻)
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