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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的科研人員及合作者創(chuàng)造性地利用同核異能態(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(yù)期相符的測量結(jié)果。相關(guān)結(jié)果于6月17日發(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。如果能夠人工大量生產(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)幾率遠超理論預(yù)期，引起了學界的關(guān)注和討論。近代物理所研究人員于2021年在《自然》的Matters Arising欄目上發(fā)表評論文章，指出該工作是在復(fù)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(dǎo)致激發(fā)幾率被高估。

　　針對此前實驗工作的缺點，近代物理所的科研人員與合作者設(shè)計了全新的實驗方案。實驗中，初級核反應(yīng)產(chǎn)生^93mMo同核異能態(tài)，科研人員利用約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。 

　　研究者們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)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(jié)果更加可靠，測量精度也有了顯著的提高。” 

　　該結(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)幾率很小，這與相關(guān)理論計算結(jié)果一致。該工作驗證了利用同核異能態(tài)束流研究電子俘獲致核激發(fā)的可行性和必要性，為后續(xù)研究指明了方向。 

　　該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）、國家自然科學基金等項目的支持。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.242502 

　　圖1：本工作實驗設(shè)置。^93mMo粒子在RIBLL束流線初級靶位置（左上角）通過熔合蒸發(fā)反應(yīng)產(chǎn)生，經(jīng)束線進入注入端（右下角）。左下角展示^93mMo在注入端發(fā)生同核異能態(tài)誘發(fā)退激與自發(fā)退激的過程，右上角展示探測端設(shè)置。（郭松/圖） 

　　                                        （超重核與核結(jié)構(gòu)室 供稿）