原子核吸收中子的概率对核科学许多领域都很重要，包括宇宙元素的生产、反应堆性能、核医学和国防应用。新领导研究小组的研究劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)科学家表明：放射性同位素锆- 88 (⁸⁸Zr) 100000倍更有可能比预期的吸收任何室温(“热”)中子遇到，这项研究发表在2019年1月7日的《自然》上。
锆-88是锆的一种特殊类型，或同位素，以其包含的中子数来区分。典型的锆包含大约50个中子，但⁸⁸锆、放射性和地球上没有找到，少于正常48个中子。虽然对许多稳定同位素的中子吸收(称为中子俘获截面)已经进行了详细的研究，但对放射性同位素的这种性质所知甚少，新发现的⁸⁸锆热中子俘获截面大于任何稳定同位素。
博科园-科学科普：这意味着当⁸⁸Zr核遇到热中子，很有可能捕获它，把它作为核心的一部分。热中子存在于核反应堆中，而任何其他(来自核反应或核衰变)的高能中子，在到达室温之前都会四处弹跳。Nicholas Scielzo LLNL的物理学家说：
最令人惊讶的是⁸⁸锆、锆的放射性同位素两个中子不到最轻的稳定同位素、锆热中子俘获截面远远大于预期，实际上是第二个最大的发现。上一次发现如此巨大的横截面是在20世纪40年代末核反应堆首次启动的时候。这一发现意义重大，因为它展示如何对放射性同位素与中子相互作用，以及影响⁸⁸Zr在国家安全的任务，中子捕获反应对于各种应用以及重元素是如何形成的都很重要。
LLNL科学家们揭示了元素锆的放射性同位素是如何比预期更容易吸收它所遇到的任何室温中子。图片：Lawrence Livermore National Laboratory
例如这些反应会带走原本可能导致核裂变的中子，从而影响反应堆的性能，它们还会导致用于储备管理的一些诊断同位素发生变异。大多数放射性核的中子俘获截面鲜为人知，尽管这一信息在基础和应用核科学的一系列主题中具有重要意义。了解宇宙中元素的起源是核科学中最重要的首要挑战之一，它要求在核合成过程中产生的许多放射性核的中子捕获截面。
基本上所有比铁重的元素都是在诸如巨型分支恒星、核坍缩超新星和中子星合并等环境中通过连续捕获中子而产生的。核反应堆和核武器已经利用中子诱导的反应来利用大量的能量，依靠详细的中子库存来获得可预测性能。在核反应堆中，具有大中子捕获截面的核素在燃料中扮演着毒物角色，降低了性能，或者可以有意地引入核素来控制燃料的反应性。
以科学为基础的核储备管理方案，在没有核试验的情况下，用于保持对核储备的安全性、安全性、可靠性和有效性的高度信心。该方案部分依赖于放射性同位素的截面来解释核装置地下试验(UGTs)的档案数据。稳定钇和锆的嬗变探测器材料加载ugt生产的放射性同位素，如⁸⁸Zr担任重要的中子和带电粒子将诊断敏感。
然而核反应网络的计算是对这些放射性同位素生产和破坏进行模拟，它依赖于有限或没有数据的截面，这使得解释历史数据具有挑战性。这两个最大的热能中子俘获截面都是放射性同位素(氙- 135是最大的,⁸⁸Zr第二大)，也许这是一个暗示，这些反应并不完全是我们所期望的，这将对理解宇宙中从铁到铀的元素是如何形成产生重大影响。
博科园-科学科普｜研究/来自: 劳伦斯利弗莫尔国家实验室/Anne M Stark, Lawrence Livermore National Laboratory
参考期刊文献:《自然》
论文DOI: 10.1038/s41586-018-0838-z
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