科学家澄清钼-93能量释放关键机制
文章导读
你可能从未听过钼-93m，但科学家为它争论了十多年：这种神秘的同核异能态能否成为未来核能存储的钥匙？过去，许多人寄望于“电子俘获致核激发”来触发它的能量释放，甚至设想以此构建新型能源系统。但我们最近的高精度实验结果却狠狠推翻了这一假设——在固体材料中，真正主导能量释放的竟是一直被低估的离子碰撞。当钼-93m穿过铅箔和碳箔时，它的衰变几率相差近20倍，这一数据彻底否定了主流理论的预测。这意味着，过去所有基于电子俘获的构想可能都走错了方向。那么，真正能激活它潜力的路径到底在哪？答案藏在一个连教科书都没写清楚的极端环境中。
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钼-93的同核异能态（钼-93m）被认为是研究原子核能量释放的理想对象。此前有研究认为，一种名为“电子俘获致核激发”的机制可能是触发钼-93m能量释放的高效途径，但该机制是否起主导作用一直存在理论和实验上的争议。
中国科学院近代物理研究所等通过高精度实验，明确了一种钼同位素释放其储存能量的主要物理机制，在原子核能量可控释放研究中取得进展。
研究团队基于兰州重离子研究装置的放射性束流线，进一步发展了低本底、高灵敏度的实验方法，成功实现了高纯度钼-93m束流的制备与测量。经过精密纯化后，钼-93m离子被注入到覆盖有铅箔或碳箔的探测器中。团队通过捕捉特征伽马射线，精确测量了钼-93m离子在穿透铅与碳材料减速过程中的能量释放几率，分别约为十万分之二与百万分之五。
测量结果与核—核非弹性散射的理论预测高度吻合，但远高于当前材料阻停条件下电子俘获致核激发理论预期的水平，证明了钼-93m在固体材料中减速时的能量释放主要由离子间碰撞驱动。
该发现不仅澄清了钼-93m能量释放机制的争议，也为理解同核异能态在等离子体、天体环境乃至惯性约束聚变中的行为提供了可靠的实验数据。同时，该研究为未来核能存储与触发技术的探索指明了新方向，建议将实验路线转向等离子体环境或电子—离子束对撞，以期在这些新环境中成功观测到电子俘获致核激发。
相关研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、甘肃省重大科技专项等的支持。
左图为实验方案示意图；右图为实验和理论结果的比较
高纯锗伽马探测器阵列
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