Montaje experimental en el presente trabajo. La línea de haz secundario RIBLL se muestra con la escala de distancia correspondiente. En el área inferior izquierda, el agotamiento del isómero de 93m Mo se dibuja junto con la descomposición espontánea del isómero de larga vida. La configuración para la implantación y detección se muestra en el área superior derecha. Crédito:Cartas de revisión física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.128.242502
Se creó un ambiente "oscuro" en la línea de haz de iones radiactivos en Lanzhou (RIBLL), China, para buscar un débil destello de luz como evidencia del agotamiento de isómeros. Tal agotamiento es necesario para aprovechar la energía nuclear almacenada en estados isoméricos de larga duración a través del proceso de excitación nuclear por captura de electrones (NEEC).
Sin embargo, en este experimento independiente, no se observó evidencia de agotamiento de isómeros. Los resultados se publicaron en Physical Review Letters el 17 de junio, con la probabilidad NEEC medida en menos de 2 × 10 -5 , poniendo así en duda la primera observación experimental reportada de NEEC en 2018.
Varios millones de electronvoltios pueden almacenarse en un núcleo atómico. Por lo tanto, los isómeros de larga vida con altas energías de excitación se consideran materiales ideales para el almacenamiento de energía, con alta densidad de energía, largos períodos de almacenamiento y excelente estabilidad.
Sin embargo, controlar artificialmente el proceso de liberación de energía es un gran desafío. El consenso científico espera que la liberación rápida de energía isomérica se logre mediante el agotamiento del isómero, es decir, excitando el isómero a un estado excitado adyacente que decae inmediatamente al estado fundamental. Los científicos han propuesto varios métodos, entre los cuales NEEC ha llamado especialmente la atención.
La primera observación experimental de NEEC se informó en 2018 con una probabilidad de excitación medida de 1,0 (3) %, que es aproximadamente nueve órdenes de magnitud mayor que la expectativa teórica. Más tarde, los investigadores señalaron una posible sobreestimación debido a la contaminación del fuerte fondo gamma. Este comentario y la respuesta correspondiente indujeron un animado debate sobre la validez de la observación NEEC informada, que requirió la verificación de otra medición independiente. El debate se centró en si los investigadores consideraron suficientemente el efecto del fuerte fondo gamma.
Para volver a investigar el agotamiento de los isómeros, los investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) y sus colaboradores utilizaron un haz de isómeros para evitar la contaminación del fondo gamma pesado. El experimento se llevó a cabo en RIBLL, que se encuentra en la Instalación de Investigación de Iones Pesados en Lanzhou.
"Nuestro experimento fue diseñado para escapar del fondo gamma. En el trabajo anterior, los investigadores buscaron los escasos fotones especiales en una luz dura, como si buscaran una luciérnaga a la luz del sol. Para una encuesta refinada, la llevamos a la oscuridad", dijo. Guo Song, investigador de IMP.
En este experimento, 93 millones Los residuos de Mo se produjeron en la posición del objetivo principal y se transportaron al final de RIBLL para estudiar el agotamiento de los isómeros durante el proceso de ralentización de los iones en un entorno de fondo bajo en rayos gamma.
Los investigadores no observaron el agotamiento del isómero en un fondo gamma tan bajo. Se determinó que la probabilidad de excitación era inferior a 2 × 10 -5 , que es significativamente menor que la probabilidad informada anteriormente y consistente con los cálculos teóricos.
Guo señaló que hubo varias diferencias en la configuración entre los dos experimentos, pero "el fondo gamma sigue siendo el factor más llamativo".
"El experimento del que informan es demostrablemente superior al trabajo anterior en que los 93m El núcleo de Mo formado en una reacción de evaporación por fusión se separó del haz incidente a través del separador RIBLL. Esto permite obtener una señal de fondo baja que limitó de manera concluyente la tasa NEEC", dijo un editor de Physical Review Letters .
Vale la pena señalar que es el primer intento de utilizar un haz de isómeros en estudios sobre NEEC. La sensibilidad experimental significativamente mayor indica que es un enfoque prometedor para estudiar el agotamiento de isómeros. Los electrones capturados excitan los núcleos a estados de mayor energía
