[发明专利]声子介导的核态激发和去激发的系统和方法

说明书

本发明涉及一种产生高能粒子的系统，所述系统包括产生离子束的设备，所述离子束包括第一组原子核，和凝聚态介质，所述凝聚态介质包括第二组原子核。所述离子束被配置为与所述凝聚态介质相互作用，使得所述第一组原子核的一些原子核注入所述凝聚态介质中并发生第一核反应，从而释放第一能量。所述离子束进一步被配置为在所述凝聚态介质中产生高频声子。所述高频声子被配置为与所述第二组原子核相互作用，并且通过将所述第一组原子核的第一能量转移到所述第二组原子核并使所述第二组原子核发生第二核反应和发射高能粒子，影响所述第二组原子核的核态。

相关共同未决申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月4日提交的名称为“用于从原子核产生光子发射的系统和方法”的WIPO非临时申请序列号PCT/US2018/35883的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

本申请要求于2018年6月3日提交的名称为“基于声子-核偶联效应的方法和系统”的美国临时申请序列号62/679,974的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

本申请要求于2018年6月4日提交的名称为“影响凝聚态介质中核反应速率的方法和系统”的美国临时申请序列号62/680,579的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

本申请要求于2018年6月5日提交的名称为“产生高能粒子的系统、方法和装置”的美国临时申请序列号62/681,088的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

本申请要求于2019年2月15日提交的名称为“引起具有宏观效应的声子-核相互作用的系统和方法”的美国临时申请序列号62/806,071的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

本申请要求于2019年3月23日提交的名称为“用于核激发转移的系统和方法”的美国临时申请序列号62/822,790的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

本申请要求于2019年3月24日提交的名称为“用于测量凝聚态中的振动的系统和方法”的美国临时申请序列号62/822,970的权益，其内容通过引用明确地并入本文。

技术领域

本发明涉及一种激发和去激发原子核的系统和方法，尤其涉及一种通过声子介导的核激发转移向原子核和从原子核转移激发能的系统和方法，涵盖诸如产生带电粒子发射的应用。

背景技术

原子核持续具有重大的科学和实践意义，因为它决定了材料的宏观特性，并在其组成核子之间包括结合能，该结合能可通过核反应(诸如裂变和聚变)释放。尽管它们具有重要意义，但对原子核的许多方面仍知之甚少。这包括原子核的具体结构以及原子核与环境之间相互作用的范围。当前关于原子核知识的不完整性反映在当前的核结构模型无法高度准确地预测广泛的各种核物种之间凭经验已知的辐射衰减率。

参考图1，原子核的激发和去激发通常通过经由光子的能量吸收或发射或经由高能粒子101(诸如中子、带电粒子或光子等)的能量吸收或发射而发生。高能粒子101与原子核102之间的相互作用产生激发核104。激发核104在短时间后衰减并导致产生反应产物106。反应产物106包括新粒子109和其他核108a、108b。

这种方法有许多约束条件：以足够的能量水平产生光子以激发原子核，往往需要使用大型粒子加速器，但相关的成本和效率低，从而排除了许多核过程和相关应用的可扩展性。类似地，以适当的能量水平产生中子通常是复杂且低效的。另外，高能光子和中子可能很难屏蔽，因此可能对人造成危害，并导致对周围环境的有害辐射。向原子核和从原子核转移激发能的可选机制，具有降低危害等级、提高可扩展性和经济性的潜力，对于跨多个领域和行业的一系列应用非常有用。

发明内容