Les physiciens réétudient l’excitation nucléaire b

image : La ligne de faisceau secondaire RIBLL est représentée avec l’échelle de distance correspondante. Dans la zone inférieure gauche, l’appauvrissement en isomère de 93 mMo est esquissé avec la désintégration spontanée de l’isomère à longue durée de vie. La configuration pour l’implantation et la détection est indiquée dans la zone supérieure droite.
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Crédit : Lettres d’examen physique

Un environnement “sombre” a été créé sur la Radioactive Ion Beam Line de Lanzhou (RIBLL), en Chine, pour rechercher un léger éclair de lumière comme preuve de l’épuisement des isomères. Un tel épuisement est nécessaire pour exploiter l’énergie nucléaire stockée dans des états isomères à longue durée de vie grâce au processus d’excitation nucléaire par capture d’électrons (NEEC).

Cependant, dans cette expérience indépendante, aucune preuve d’épuisement des isomères n’a été observée. Les résultats ont été publiés dans Lettres d’examen physique le 17 juin, avec une probabilité NEEC mesurée à moins de 2×10-5jetant ainsi un doute sur la première observation expérimentale rapportée de NEEC en 2018.

Plusieurs millions d’électrons-volts peuvent être stockés dans un noyau atomique. Par conséquent, les isomères à longue durée de vie avec des énergies d’excitation élevées sont considérés comme des matériaux de stockage d’énergie idéaux, avec une densité d’énergie élevée, de longues périodes de stockage et une excellente stabilité.

Développer, contrôler artificiellement le processus de libération d’énergie est un grand défi. Le consensus scientifique s’attend à ce que la libération rapide de l’énergie isomère soit obtenue par épuisement des isomères, c’est-à-dire en excitant l’isomère à un état excité adjacent qui s’effondre immédiatement à l’état fondamental. Les scientifiques ont proposé plusieurs méthodes, parmi lesquelles NEEC a attiré une attention particulière.

La première observation expérimentale de NEEC a été signalée en 2018 avec une probabilité d’excitation mesurée de 1,0 (3) %, soit environ neuf ordres de grandeur de plus que l’attente théorique. Plus tard, les chercheurs ont souligné une possible surestimation due à la contamination par le fond gamma lourd. Ce commentaire et la réponse correspondante ont suscité un débat animé sur la validité de l’observation rapportée par le NEEC, appelant à une vérification par une autre mesure indépendante. Le débat s’est concentré sur la question de savoir si les chercheurs ont suffisamment pris en compte l’effet du fond gamma lourd.

Pour réétudier l’épuisement des isomères, des chercheurs de l’Institut de physique moderne (IMP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) et leurs collaborateurs ont utilisé un faisceau d’isomères pour éviter la contamination par le fond gamma lourd. L’expérience a été menée au RIBLL, qui se trouve au Heavy Ion Research Facility de Lanzhou.

“Notre expérience a été conçue pour s’échapper du fond gamma. Dans les travaux précédents, les chercheurs ont recherché les photons spéciaux rares dans une lumière crue, comme la recherche d’une luciole au soleil. Pour une enquête raffinée, nous l’avons conduite dans l’obscurité”, a déclaré GUO Song, chercheur à l’IMP.

Dans cette expérience, 93mDes résidus de Mo ont été produits à la position cible principale et transportés à la fin de RIBLL pour étudier l’épuisement des isomères pendant le processus de ralentissement des ions dans un environnement de fond à faible rayonnement gamma.

Les chercheurs n’ont pas observé d’appauvrissement en isomères à un fond gamma aussi faible. La probabilité d’excitation a été déterminée comme étant inférieure à 2 × 10-5ce qui est nettement inférieur à la probabilité rapportée précédemment et conforme aux calculs théoriques.

GUO a noté qu’il y avait plusieurs différences de configuration entre les deux expériences, mais “le fond gamma est toujours le facteur le plus frappant”.

“L’expérience qu’ils rapportent est manifestement supérieure aux travaux antérieurs en ce que le 93mLe noyau Mo formé dans une réaction d’évaporation par fusion a été séparé du faisceau incident par traversée à travers le séparateur RIBLL. Cela permet d’obtenir un arbitre à faible bruit de fond qui a limité de manière concluante le taux de NEEC”, a déclaré l’un pour Lettres d’examen physique.

Il convient de noter qu’il s’agit de la première tentative d’utilisation d’un faisceau d’isomères dans des études sur le NEEC. La sensibilité expérimentale significativement accrue indique qu’il s’agit d’une approche prometteuse pour étudier l’épuisement des isomères.

Ce travail a été soutenu par le programme national de R&D clé de Chine, le programme de recherche clé de CAS et la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine.


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