Um ambiente "escuro" foi criado na Radioactive Ion Beam Line em Lanzhou (RIBLL), China, para procurar um fraco flash de luz como evidência de esgotamento de isômeros. Tal esgotamento é necessário para aproveitar a energia nuclear armazenada em estados isoméricos de vida longa através do processo de excitação nuclear por captura de elétrons (NEEC).
No entanto, neste experimento independente, não foi observada evidência de depleção de isômeros. Os resultados foram publicados em Cartas de Revisão Física em 17 de junho, com a probabilidade NEEC medida em menos de 2×10 ^-5 , lançando assim dúvidas sobre a primeira observação experimental relatada do NEEC em 2018.

Vários milhões de elétron-volts podem ser armazenados em um núcleo atômico. Portanto, isômeros de vida longa com altas energias de excitação são considerados materiais de armazenamento de energia ideais, com alta densidade de energia, longos períodos de armazenamento e excelente estabilidade.

No entanto, controlar artificialmente o processo de liberação de energia é um grande desafio. O consenso científico espera que a liberação rápida de energia isomérica seja alcançada pela depleção do isômero, isto é, excitando o isômero para um estado excitado adjacente que decai imediatamente para o estado fundamental. Os cientistas propuseram vários métodos, entre os quais o NEEC atraiu atenção especial.

A primeira observação experimental do NEEC foi relatada em 2018 com uma probabilidade de excitação medida de 1,0 (3)%, que é cerca de nove ordens de magnitude maior do que a expectativa teórica. Mais tarde, os pesquisadores apontaram uma possível superestimação devido à contaminação do fundo gama pesado. Este comentário e a resposta correspondente induziram um debate animado sobre a validade da observação NEEC relatada, exigindo verificação de outra medição independente. O debate concentrou-se em saber se os pesquisadores consideraram suficientemente o efeito do fundo gama pesado.

Para reinvestigar a depleção de isômeros, pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) e seus colaboradores usaram um feixe de isômeros para evitar a contaminação do fundo gama pesado. O experimento foi conduzido no RIBLL, que fica no Heavy Ion Research Facility em Lanzhou.

"Nosso experimento foi projetado para escapar do fundo gama. No trabalho anterior, os pesquisadores procuraram os escassos fótons especiais em uma luz forte, como procurar um vaga-lume na luz do sol. Para uma pesquisa refinada, nós o dirigimos para o escuro", disse Guo Song, pesquisador do IMP.

Neste experimento, ^93m Os resíduos de Mo foram produzidos na posição do alvo primário e transportados para o final do RIBLL para estudar a depleção de isômeros durante o processo de desaceleração dos íons em um ambiente de fundo de baixo raio gama.

Os pesquisadores não observaram a depleção de isômeros em um fundo de gama tão baixo. A probabilidade de excitação foi determinada como sendo menor que 2×10 ^-5 , que é significativamente menor do que a probabilidade relatada anteriormente e consistente com os cálculos teóricos.

Guo observou que havia várias diferenças na configuração entre os dois experimentos, mas "o fundo gama ainda é o fator mais marcante".

"O experimento que eles relatam é comprovadamente superior ao trabalho anterior, pois os ^93m O núcleo de Mo formado em uma reação de evaporação de fusão foi separado do feixe incidente por meio de passagem através do separador RIBLL. Isso permite a obtenção de um sinal de fundo baixo que limitou conclusivamente a taxa NEEC", disse um editor da Physical Review Letters .

Vale ressaltar que é a primeira tentativa de utilização de um feixe isômero em estudos sobre NEEC. A sensibilidade experimental significativamente aumentada indica que é uma abordagem promissora para estudar a depleção de isômeros. + Explorar mais

Os elétrons capturados excitam os núcleos para estados de energia mais altos