Een "donkere" omgeving werd gecreëerd bij de Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou (RIBLL), China, om te zoeken naar een zwakke lichtflits als bewijs van isomerenuitputting. Een dergelijke uitputting is nodig om kernenergie die is opgeslagen in langlevende isomere toestanden te benutten door middel van nucleaire excitatie door elektronenvangst (NEEC).

In dit onafhankelijke experiment werd echter geen bewijs van isomerenuitputting waargenomen. De resultaten zijn gepubliceerd in Physical Review Letters op 17 juni, met de NEEC-waarschijnlijkheid gemeten op minder dan 2×10 ^-5 , waardoor twijfel ontstaat over de eerste gerapporteerde experimentele waarneming van NEEC in 2018.

In één atoomkern kunnen enkele miljoenen elektronvolt worden opgeslagen. Daarom worden langlevende isomeren met hoge excitatie-energieën beschouwd als ideale materialen voor energieopslag, met een hoge energiedichtheid, lange opslagperioden en uitstekende stabiliteit.

Desalniettemin is het kunstmatig beheersen van het energieafgifteproces een grote uitdaging. Wetenschappelijke consensus verwacht dat de snelle afgifte van isomere energie wordt bereikt door uitputting van het isomeer, dat wil zeggen door het isomeer te prikkelen tot een aangrenzende aangeslagen toestand die onmiddellijk vervalt naar de grondtoestand. Wetenschappers hebben verschillende methoden voorgesteld, waaronder NEEC bijzondere aandacht heeft getrokken.

De eerste experimentele waarneming van NEEC werd gerapporteerd in 2018 met een gemeten excitatiewaarschijnlijkheid van 1,0 (3)%, wat ongeveer negen ordes van grootte groter is dan de theoretische verwachting. Later wezen onderzoekers op een mogelijke overschatting als gevolg van besmetting door de zware gamma-achtergrond. Deze opmerking en de bijbehorende reactie leidden tot een levendig debat over de validiteit van de gerapporteerde NEEC-waarneming, waarbij verificatie van een andere onafhankelijke meting werd gevraagd. Het debat spitste zich toe op de vraag of de onderzoekers voldoende rekening hielden met het effect van de zware gamma-achtergrond.

Om de uitputting van isomeren opnieuw te onderzoeken, gebruikten onderzoekers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) en hun medewerkers een isomeerstraal om besmetting door de zware gamma-achtergrond te voorkomen. Het experiment werd uitgevoerd bij RIBLL, dat is gehuisvest in de Heavy Ion Research Facility in Lanzhou.

"Ons experiment was ontworpen om te ontsnappen aan de gamma-achtergrond. In het vorige werk zochten onderzoekers naar de schaarse speciale fotonen in een fel licht, zoals het zoeken naar een vuurvlieg in de zon. Voor een verfijnd onderzoek reden we het in het donker," zei Guo Song, een onderzoeker bij IMP.

In dit experiment, ^93m Mo-residuen werden geproduceerd op de primaire doelpositie en getransporteerd naar het einde van RIBLL om isomeerdepletie te bestuderen tijdens het vertragingsproces van de ionen in een omgeving met lage gammastraling.

De onderzoekers zagen geen isomerenuitputting bij zo'n lage gamma-achtergrond. Er werd vastgesteld dat de excitatiekans kleiner was dan 2×10 ^-5 , wat aanzienlijk lager is dan de eerder gerapporteerde waarschijnlijkheid en consistent met theoretische berekeningen.

Guo merkte op dat er verschillende opstellingsverschillen waren tussen de twee experimenten, maar "de gamma-achtergrond is nog steeds de meest opvallende factor."

"Het experiment dat ze rapporteren is aantoonbaar superieur aan het eerdere werk in die zin dat de ^93m Mo-kern gevormd in een fusieverdampingsreactie werd gescheiden van de invallende bundel via traversal door de RIBLL-scheider. Hierdoor kan een signaal met een lage achtergrond worden verkregen dat de NEEC-snelheid definitief beperkte", zei een redacteur van Physical Review Letters .

Het is vermeldenswaard dat dit de eerste poging is om een ​​isomeerbundel te gebruiken in onderzoeken naar NEEC. De significant verhoogde experimentele gevoeligheid geeft aan dat het een veelbelovende benadering is voor het bestuderen van isomerenuitputting. + Verder verkennen

Gevangen elektronen prikkelen kernen naar hogere energietoestanden