全球最大重離子對撞機將上線

參考消息網5月13日報道 據美國趣味科學網站5月10日報道,全球功率最大的重離子對撞機本周上線。

報道說,研究人員5月初宣布,全球功率最大的重離子對撞機終於完工。它將產生新的奇異原子,並揭示恆星和超新星如何產生構成宇宙的元素。位於美國密歇根州立大學、耗資7.3億美元的稀有同位素束流裝置(FRIB)定於本周開始進行實驗。一旦上線,新的反應堆將發射兩個重原子核,使其對撞裂開,以便讓科學家研究原子核的結合原理和稀有原子同位素的構造。

雖然之前的重離子加速器(如密歇根州立大學的上一個加速器:國家超導回旋加速器實驗室)使科學家得以瞥見奇異原子,但它們產生奇異原子的速度不足以讓科學家開展詳細的研究。密歇根州立大學的科學家說,FRIB將使研究人員能夠研究1000多種新同位素,進而在癌症新療法、利用放射性元素測定古老材料的年代和核安全等領域帶來新知識。

FRIB實驗室主任托馬斯·格拉斯馬赫爾在剪綵儀式上說:「FRIB將成為我國研究領域基礎設施的核心組成部分。1600多名科學家渴望來到這裏,因為我們擁有最好、功率最大的超導重離子直線加速器。」

FRIB令物理學家興奮不已,因為該裝置或許能為他們了解原子同位素狀況提供一個更清晰的視角。

目前,物理學家對原子核的結合原理已有較好的認識,且建立了大量模型來預測一些未被觀察到的原子核的外形。但原子核很複雜,能以驚人的方式結合在一起,相比之下,模型過於簡單。

科學家希望解答的其他問題還包括,目前的模型對最穩定同位素的描述有多準確,以及比鐵和鎳更重的元素如何在放射性β衰變過程中形成。

科學家認為,在β衰變過程中形成的元素通常是超新星或中子星碰撞的副產品,但他們直到現在還無法證實或研究在這些天體演化的過程中產生了何種元素和相應數量。而FRIB將為最終驗證這些假設提供一種方法,它的其中一台加速器將單個同位素加速,然後讓其撞向目標,使科學家能夠模擬恆星和超新星內部發生的碰撞。

為了生成供研究的同位素,物理學家們會選擇一種重元素——比如鈾——的原子,剝離其電子,使其成為離子。然後,他們沿一條長約450米的管道發射這些離子。在管道末端,離子束將撞上一個石墨輪,分裂成較小的中子-質子組合,即同位素。

通過引導這些新產生的同位素穿越一系列可微調的磁體,物理學家能夠精挑細選,將想要的同位素髮射進實驗廳以供進一步開展研究。

另一台粒子加速器、耗資32.7億美元的反質子和離子研究設施(FAIR)目前正在德國達姆施塔特建造。FAIR將於2027年建成,它能產生物質和反物質,且儲存其產生的原子核的時間比FRIB更長。

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