核電池新曙光？中國科學家澄清鉬-93能量釋放關鍵機制

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想象一下，如果一塊電池能用一萬年，那會是什么場景？

這不是科幻小說?？茖W家們一直在尋找一種名為“同核異能態”的特殊原子核。鉬-93m就是其中的明星候選者。它就像一個被壓縮的彈簧，儲存著巨大的能量。 但問題在于，我們找不到那把精準的“鑰匙”來釋放這些能量。

原子核通常處于能量最低的“基態”。但在某些情況下，它會停留在能量較高的“激發態”。這種狀態就像一個站在懸崖邊不肯跳下的登山者，遲遲不肯釋放能量。這就是“同核異能態”。

鉬-93m正是這樣一種原子核。它處于半衰期長達6.85小時的激發態?？茖W家們一直想利用它。如果能人為控制它釋放能量，我們就能制造出超高密度的核電池。

長期以來，學術界存在一種猜想。這種猜想認為，通過“電子俘獲致核激發（NEEC）”機制，可以高效觸發鉬-93m退激。簡單來說，就是用原子核外的電子去“撞擊”原子核，把能量傳遞給它，從而讓它“蘇醒”并釋放能量。

如果這個機制成立，我們就找到了控制核能釋放的開關。但這只是一個理論假設。在真實的物理世界中，到底是這個機制在起作用，還是其他粗糙的物理過程在起作用？誰也說不準。

為了解開這個謎題，中國科學院近代物理研究所的研究團隊在蘭州重離子研究裝置（HIRFL）上開展了一場高精度實驗。

這不是一件容易的事。他們首先要制備出高純度的鉬-93m束流。這就像是在一堆沙子里，精準地挑出某一粒特定的微塵。團隊發展了低本底、高靈敏度的實驗方法，成功制備了這種珍貴的放射性束流。

隨后，他們將制備好的鉬-93m離子注入探測器。探測器表面覆蓋著鉛箔或碳箔。當鉬-93m離子穿透這些材料減速時，團隊開始捕捉特征伽馬射線。這些射線就是原子核釋放能量的“信號”。

通過精密測量，團隊計算出了能量釋放的幾率。數據顯示，在鉛材料中，這一幾率約為十萬分之二。在碳材料中，這一幾率約為百萬分之五。

這是一個極其微小的數字。更重要的是，實驗結果與“核-核非彈性散射”的理論預測高度吻合。簡單來說，就是鉬-93m離子在減速過程中，主要是通過與其他原子核的“硬碰撞”來釋放能量，而不是通過理論上優雅的“電子俘獲”。

這個結果直接否定了此前關于NEEC機制在固體材料中起主導作用的猜測。

這次發現的價值，在于它排除了錯誤選項，指明了正確路徑。

在過去的幾十年里，科學家們對同核異能態的研究充滿了困惑。很多人寄希望于NEEC機制，認為它是實現核能可控釋放的“圣杯”。因為相比于粗暴的碰撞，電子俘獲似乎更可控，更適合用來制造精密的核電池。

中國科學家的實驗表明，在固體材料中，這種優雅的機制幾乎不起作用。雖然這聽起來像是個壞消息，但科學就是這樣：知道“什么行不通”，和知道“什么行得通”一樣重要。

這為理解天體環境中的核反應提供了關鍵數據。同時，也為在地球上利用人工等離子體環境觸發核能釋放提供了新的思路。

這次研究發表在物理學頂刊《物理_review_Letters》上，標志著中國在核物理基礎研究領域已經具備了國際一流的競爭力。

回顧歷史，蘭州重離子研究裝置（HIRFL）是中國核物理研究的“國之重器”。沒有這樣的大科學裝置，就不可能產生高純度的鉬-93m束流，也就無法進行如此精密的測量。這體現了中國在實驗硬件設施上的深厚積累。

從研究脈絡來看，中國在核結構及核反應機制的研究上一直處于世界前列。特別是在重離子物理和放射性束流物理方面，中國科學家已經從早期的“跟跑”逐漸轉變為“并跑”甚至在部分細分領域的“領跑”。

這次對鉬-93m機制的澄清，就是最好的證明。我們沒有盲目跟隨國外的理論熱點，而是用扎實的實驗數據說話，修正了學術界的認知偏差。

展望未來，隨著中國在慣性約束聚變（如神光系列裝置）和等離子體物理領域的深入發展，結合這次鉬-93m研究的理論指引，中國極有希望在“核能可控釋放”這一前沿賽道上率先取得實質性突破。

這不僅是基礎科學的勝利，更是未來能源戰略的儲備。