北京
來源：科技日報
科技日報記者 頡滿斌
記者10日從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所核結構研究團隊與合作者通過高精度實驗，明確了一種鉬同位素釋放其儲存能量的主要物理機制，在原子核能量可控釋放研究中取得重要進展。相關成果于日前發表于國際期刊《物理評論快報》。
原子核存在不同的能量狀態。其中，有一類特殊的激發態被科學家稱為“同核異能態”，因其獨特的結構而擁有很長的壽命。它們存儲了大量能量，卻難以自發釋放，被視為極具潛力的高能量密度儲能載體。如何按需、快速地觸發其能量釋放，是核電池、伽馬射線激光等技術實現應用的核心挑戰。
鉬-93的同核異能態（鉬-93m）被認為是研究原子核能量釋放的理想對象。此前有研究認為，一種名為“電子俘獲致核激發”的機制可能是觸發鉬-93m能量釋放的高效途徑，但該機制是否起主導作用一直存在爭議。
為了深入研究鉬-93m的能量釋放機制，研究團隊基于蘭州重離子研究裝置的放射性束流線，進一步發展了低本底、高靈敏度的實驗方法，成功實現了高純度鉬-93m束流的制備與測量。經過精密純化后，鉬-93m離子被注入到覆蓋有鉛箔或碳箔的探測器中。團隊通過捕捉特征伽馬射線，精確測量了鉬-93m離子在穿透鉛與碳材料減速過程中的能量釋放幾率，分別約為十萬分之二與百萬分之五。
測量結果與核—核非彈性散射的理論預測高度吻合，但遠高于當前材料阻停條件下電子俘獲致核激發理論預期的水平，證明了鉬-93m在固體材料中減速時的能量釋放主要由離子間碰撞驅動。
該發現不僅澄清了鉬-93m能量釋放機制的爭議，也為理解同核異能態在等離子體、天體環境乃至慣性約束聚變中的行為提供了可靠的實驗數據。同時，該研究為未來核能存儲與觸發技術的探索指明了新方向，建議將實驗路線轉向等離子體環境或電子—離子束對撞，以期在這些新環境中成功觀測到電子俘獲致核激發。
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