Wymuszone uwalnianie energii z jądrowych stanów izomerycznych w wyniku oddziaływania jon-atom

Niewielka część jąder atomowych może tworzyć wysoko wzbudzone stany metastabilne zwane stanami izomerycznymi. Badanie właściwości izomerów przyczynia  się do lepszego poznania egzotycznych struktur jądrowych. Z punktu widzenia rozwoju nowych form magazynowania i uwalniania energii, szczególnie interesująca wydaje się klasa izomerów charakteryzujących się wysoką energią wzbudzenia i długim czasem rozpadu. Wymuszone uwalnianie energii z jądrowych stanów izomerycznych wydawało się do niedawna procesem, który może zachodzić niemal wyłącznie w warunkach plazmy astrofizycznej. W roku 2018 międzynarodowa grupa badaczy [C. J. Chiara et al., Nature (London) 554, 216 (2018)] (z udziałem grupy polskiej) poinformowała o pierwszej bezpośredniej obserwacji wymuszonego uwolnienia energii z izomeru ^93mMo w wyniku oddziaływania ciężkich jonów z atomami tarczy. Uwolnienie energii zostało przypisane procesowi wzbudzenia jądrowego w wyniku wychwytu elektronu (ang. Nuclear Excitation by Electron Capture, NEEC), czyli odwróconemu w czasie procesowi konwersji wewnętrznej. Co więcej, eksperyment przeprowadzony na liniowym akceleratorze ciężkich jonów ATLAS (Argonne National Laboratory, USA) pokazał zaskakująco duże prawdopodobieństwo procesu NEEC (P_NEEC ≈ 0,01). W roku 2019 Y. Wu et al., [Phys. Rev. Lett. 122, 212501 (2019)] przeprowadzili analizę teoretyczną eksperymentu NEEC przy użyciu najlepszych dostępnych programów obliczeniowych. Analiza ta pokazała znaczącą rozbieżność pomiędzy teorią a wynikiem eksperymentalnym. Podczas konwersatorium planuję omówić zarówno eksperyment potwierdzający uwolnienie energii z izomeru ^93mMo jak również dotychczasowe przewidywania teoretyczne. Podejmę również próbę dyskusji nad możliwymi przyczynami rozbieżności pomiędzy eksperymentem a przewidywaniami teoretycznymi dotyczącymi procesu NEEC oraz przedstawię plany dalszych badań w tym obszarze.