В 1976 году физики предсказали: электрон может не просто пролететь мимо ядра, а врезаться в него и передать энергию, заставив ядро «вздрогнуть». Эффект назвали NEEC — ядерное возбуждение путём захвата электрона. Но за почти пятьдесят лет его так и не смогли увидеть в эксперименте. Сигнал слишком слаб, его заглушают другие электроны, которые просто рассеиваются на ядре без захвата.
Решение пришло с неожиданной стороны. Когда релятивистский электронный пучок (поток электронов, разогнанных до скоростей, близких к световой) ударяет в твёрдую мишень, вдоль её поверхности сами собой бегут обратные токи — как круги на воде от брошенного камня. Эти токи создают два нужных условия одновременно: выбивают из атомов электроны, освобождая места для захвата, и поставляют резонансные электроны с точно подходящей энергией. Природа здесь работает как настройщик, который не просто дёргает струну, а ещё и глушит лишние обертоны: принцип Паули не даёт электронам рассеиваться на ядре, если все нижние состояния заняты.
Авторы рассчитали конкретный сценарий: электронный пучок с энергией 4,5 мегаэлектрон-вольта и током 10 килоампер падает на твердотельный торий. За один импульс рождается около 240 тысяч событий NEEC, и 97,68% всех возбуждений ядра будут именно захватом, а не паразитным рассеянием. Меняя параметры пучка, выходом можно управлять в широких пределах, сохраняя чистоту сигнала.
Так обратные токи из досадной помехи превращаются в инструмент. Как эхо в горах, которое не просто повторяет крик, а возвращает его усиленным и очищенным от шума.
Ядерный переход тория-229 с энергией 8,36 эВ настолько низок, что его можно возбудить ультрафиолетовым лазером — это единственное известное ядро, которое «видит» обычный свет, а не гамма-излучение.