核电池新曙光？中国科学家澄清钼-93能量释放关键机制

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想象一下，如果一块电池能用一万年，那会是什么场景？

这不是科幻小说。科学家们一直在寻找一种名为“同核异能态”的特殊原子核。钼-93m就是其中的明星候选者。它就像一个被压缩的弹簧，储存着巨大的能量。 但问题在于，我们找不到那把精准的“钥匙”来释放这些能量。

原子核通常处于能量最低的“基态”。但在某些情况下，它会停留在能量较高的“激发态”。这种状态就像一个站在悬崖边不肯跳下的登山者，迟迟不肯释放能量。这就是“同核异能态”。

钼-93m正是这样一种原子核。它处于半衰期长达6.85小时的激发态。科学家们一直想利用它。如果能人为控制它释放能量，我们就能制造出超高密度的核电池。

长期以来，学术界存在一种猜想。这种猜想认为，通过“电子俘获致核激发（NEEC）”机制，可以高效触发钼-93m退激。简单来说，就是用原子核外的电子去“撞击”原子核，把能量传递给它，从而让它“苏醒”并释放能量。

如果这个机制成立，我们就找到了控制核能释放的开关。但这只是一个理论假设。在真实的物理世界中，到底是这个机制在起作用，还是其他粗糙的物理过程在起作用？谁也说不准。

为了解开这个谜题，中国科学院近代物理研究所的研究团队在兰州重离子研究装置（HIRFL）上开展了一场高精度实验。

这不是一件容易的事。他们首先要制备出高纯度的钼-93m束流。这就像是在一堆沙子里，精准地挑出某一粒特定的微尘。团队发展了低本底、高灵敏度的实验方法，成功制备了这种珍贵的放射性束流。

随后，他们将制备好的钼-93m离子注入探测器。探测器表面覆盖着铅箔或碳箔。当钼-93m离子穿透这些材料减速时，团队开始捕捉特征伽马射线。这些射线就是原子核释放能量的“信号”。

通过精密测量，团队计算出了能量释放的几率。数据显示，在铅材料中，这一几率约为十万分之二。在碳材料中，这一几率约为百万分之五。

这是一个极其微小的数字。更重要的是，实验结果与“核-核非弹性散射”的理论预测高度吻合。简单来说，就是钼-93m离子在减速过程中，主要是通过与其他原子核的“硬碰撞”来释放能量，而不是通过理论上优雅的“电子俘获”。

这个结果直接否定了此前关于NEEC机制在固体材料中起主导作用的猜测。

这次发现的价值，在于它排除了错误选项，指明了正确路径。

在过去的几十年里，科学家们对同核异能态的研究充满了困惑。很多人寄希望于NEEC机制，认为它是实现核能可控释放的“圣杯”。因为相比于粗暴的碰撞，电子俘获似乎更可控，更适合用来制造精密的核电池。

中国科学家的实验表明，在固体材料中，这种优雅的机制几乎不起作用。虽然这听起来像是个坏消息，但科学就是这样：知道“什么行不通”，和知道“什么行得通”一样重要。

这为理解天体环境中的核反应提供了关键数据。同时，也为在地球上利用人工等离子体环境触发核能释放提供了新的思路。

这次研究发表在物理学顶刊《物理_review_Letters》上，标志着中国在核物理基础研究领域已经具备了国际一流的竞争力。

回顾历史，兰州重离子研究装置（HIRFL）是中国核物理研究的“国之重器”。没有这样的大科学装置，就不可能产生高纯度的钼-93m束流，也就无法进行如此精密的测量。这体现了中国在实验硬件设施上的深厚积累。

从研究脉络来看，中国在核结构及核反应机制的研究上一直处于世界前列。特别是在重离子物理和放射性束流物理方面，中国科学家已经从早期的“跟跑”逐渐转变为“并跑”甚至在部分细分领域的“领跑”。

这次对钼-93m机制的澄清，就是最好的证明。我们没有盲目跟随国外的理论热点，而是用扎实的实验数据说话，修正了学术界的认知偏差。

展望未来，随着中国在惯性约束聚变（如神光系列装置）和等离子体物理领域的深入发展，结合这次钼-93m研究的理论指引，中国极有希望在“核能可控释放”这一前沿赛道上率先取得实质性突破。

这不仅是基础科学的胜利，更是未来能源战略的储备。