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記者10日從中國科學(xué)院近代物理研究所獲悉，該所核結(jié)構(gòu)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(guān)成果于日前發(fā)表于國際期刊《物理評論快報》。

原子核存在不同的能量狀態(tài)。其中，有一類特殊的激發(fā)態(tài)被科學(xué)家稱為“同核異能態(tài)”，因其獨特的結(jié)構(gòu)而擁有很長的壽命。它們存儲了大量能量，卻難以自發(fā)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(fā)其能量釋放，是核電池、伽馬射線激光等技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用的核心挑戰(zhàn)。

鉬-93的同核異能態(tài)（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(fā)”的機制可能是觸發(fā)鉬-93m能量釋放的高效途徑，但該機制是否起主導(dǎo)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(fā)展了低本底、高靈敏度的實驗方法，成功實現(xiàn)了高純度鉬-93m束流的制備與測量。經(jīng)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(jié)果與核—核非彈性散射的理論預(yù)測高度吻合，但遠高于當(dāng)前材料阻停條件下電子俘獲致核激發(fā)理論預(yù)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(qū)動。

該發(fā)現(xiàn)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(tài)在等離子體、天體環(huán)境乃至慣性約束聚變中的行為提供了可靠的實驗數(shù)據(jù)。同時，該研究為未來核能存儲與觸發(fā)技術(shù)的探索指明了新方向，建議將實驗路線轉(zhuǎn)向等離子體環(huán)境或電子—離子束對撞，以期在這些新環(huán)境中成功觀測到電子俘獲致核激發(fā)。