Изотопный сепаратор HIE-ISOLDE поможет изучить сверхновые второго типа

Miniball, массив германиевых детекторов, часто используемый во время экспериментов на ISOLDE

J. N. Orce

Инженеры CERN установили фрагмент нового сепаратора для неустойчивых изотопов, содержащих слишком много или наоборот слишком мало нейтронов. Он позволит получать интенсивные пучки частиц, необходимые для изучения процессов в широком спектре областей: от астрофизики до ядерной медицины. О новом приборе HIE-ISOLDE сообщает пресс-релиз организации.

Прибор будет работать в тандеме с протонным синхротроном (PS Booster) — одним из церновских ускорителей протонов на небольшие энергии. Пучок протонов из него направляется в специальные мишени, производя тем самым большое количество различных ядерных фрагментов. REX-ISOLDE, предшественник новой установки — изотопный сепаратор, разделяющий эти фрагменты по соотношению их зарядов и массы. Благодаря ему ученые получают в свое распоряжение чистый пучок изотопов с энергиями до 3 мегаэлектрон-вольт на один нуклон (протон или нейтрон), позволяющий исследовать ядерные реакции в экзотических системах.

Используя его, ученые за первые 10 лет работы установки синтезировали около 700 изотопов более 70 элементов. Новый прибор, HIE-ISOLDE (High Intensity and Energy ISOLDE), позволит получить более интенсивные пучки высокоэнергетичных частиц, расширяя спектр исследуемых реакций. Установленный сепаратор — первый из четырех, позволяющих в сумме увеличить энергию пучка вплоть до 10-15 мегаэлектрон-вольт/нуклон. 

Ключевые компоненты нового прибора — это ускорительные модули, состоящие из пяти сверхпроводящих резонаторов, которые сильным электрическим полем разгоняют пролетающие ядра до энергий вплоть до 4,3 мегаэлектрон-вольт/нуклон с помощью сверхпроводящих магнитов. Разработка этой системы потребовала несколько лет на проектирование и несколько месяцев на сборку в чистой комнате. Транспортировка и установка прибора произошла в субботу, 2 мая.

Один из будущих экспериментов (PDF) — исследование спектроскопических свойств изотопов 18N, образующихся в результате быстрого захвата нейтронов во время взрывов сверхновых второго типа, иначе называемого r-процессом. До установки нового модуля его проведение было невозможно, поскольку требовало получения частиц высоких энергий. По мнению ученых, данные эксперимента позволят лучше понять количественные характеристики этих явлений и прояснить механизм формирования 18N из 17N.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.