9.42亿美元!他们几十年的愿望实现了

作者: 辛雨

来源: 中国科学报

发布日期: 2022-05-05 08:59:03

经过几十年的等待,耗资9.42亿美元的稀有同位素束流设施(FRIB)在美国正式投入使用,该设施位于密歇根州立大学,将用于研究原子核和宇宙元素的创造过程。

经过几十年的等待,一部耗资9.42亿美元的加速器于5月2日在美国正式投入使用。这一名为稀有同位素束流设施(FRIB)的加速器位于密歇根州立大学,于2014年开始建造、去年年底完工,其预算大部分由美国能源部资助。它取代了位于同一地点的美国国家科学基金会加速器,即国家超导回旋加速器实验室(NSCL)。几十年来,核物理学家一直在推动建立一个比NSCL和全球类似加速器产生稀有同位素速度快几个数量级的设施。

20世纪80年代末,科学家首次提出了该加速器的建议,并在90年代达成共识。所有FRIB实验都将在地下开展。一种特定元素(通常是铀)的原子被电离后送入一个450米长的加速器,加速器会像回形针一样弯曲,以适应150米长的大厅。在管道末端,离子束将撞击一个石墨轮,石墨轮不断旋转以避免任何特定的位置过热。大多数原子核会穿过石墨,但有一部分会与其碳原子核碰撞。

这导致铀原子核分裂成更小的质子和中子组合,而每个原子核都代表着不同的元素和同位素。随后,由各种原子核组成的光束将被引导至地面的“碎片分离器”。分离器由一系列磁铁组成,后者会使每个原子核向右偏转,角度取决于其质量和电荷。通过微调,FRIB能为每个特定实验产生完全由一种同位素组成的光束。最后,所需同位素可通过束流管到达实验大厅。

FRIB科学总监、核物理学家Bradley Sherrill表示,就最稀有的同位素而言,生产率可能低至每周一个原子核,但FRIB将能够产生和研究几乎每种原子核。FRIB一个独特之处是它有第二个加速器,可以接收稀有同位素并将其撞击到固定目标上,以模拟恒星或超新星内部发生的高能碰撞。值得一提的是,FRIB未来将与日本、俄罗斯以及德国的类似加速器一道,对相关领域展开探索。

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