世界で最も強力な重イオン加速器—新しいエキゾチックな原子を作成し、星や超新星が私たちの宇宙を構成する要素をどのように形成するかを明らかにする—がついに完成したと研究者らは5月2日に発表した。
ミシガン州立大学（MSU）の7億3000万ドルの希少同位体ビーム施設（FRIB）での実験は、今週開始される予定です。 オンラインになると、新しい原子炉は2つの重い火を放ちます 原子核 科学者がそれらを接着するものと、原子同位体の希少性を研究できるように、それらを互いに分割します。 化学元素 原子核内の中性子の数が異なる—構造化されています。
過去の重イオン加速器（MSUの以前の加速器である国立超伝導サイクロトロン研究所など）は、科学者がエキゾチック原子を垣間見ることを可能にしましたが、詳細な研究を可能にするのに十分な速度でそれらを生成しませんでした。 新しいFRIBアクセラレータは、研究者に1,000を超える新しい同位体へのアクセスを許可し、新しい同位体への新鮮な洞察を提供します。 癌 MSUの科学者によると、治療、古代物質の放射年代測定、および核セキュリティ。
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「FRIBは私たちの国の研究インフラストラクチャのコアピースになるでしょう」とFRIBラボラトリーディレクターのトーマスグラスマッハーはリボンカットセレモニーで述べました。 ランシングステートジャーナル。 「私たちが最高の、最も強力な超伝導重イオン線形加速器になるので、1,600人以上の科学者がここに来ることを熱望しています。」
物理学者はFRIBに興奮しています。これは、FRIBが、可能な原子同位体の風景をより明確に表示できる可能性があるためです。 現在、物理学者は、原子核をまとめる要素（強い力と呼ばれる4つの基本的な力の1つ）をよく理解しており、観測されていない原子核がどのように見えるかを予測するためのモデルを数多く作成しています。 しかし、核は複雑で、驚くべき方法で接着する可能性があり、モデルが非常に単純になりすぎます。 たとえば、モデルによって予測されたいくつかの核は、存在するのに十分なほどうまくまとめられていない可能性があります。
科学者が答えたいと思っている他の質問には、現在のモデルで最も安定した同位体がどれだけうまく記述されているか、鉄やニッケルより重い元素（後者の2つは星の核融合によって作られる最も重い元素）が放射性ベータ崩壊によってどのように形成されるかなどがあります。 ベータ崩壊は、原子核が中性子を吸収したとき、またはその中性子の1つが陽子になり、原子核を不安定にするときに発生します。
科学者たちは、ベータ崩壊によって形成された元素は通常、超新星や中性子星の衝突の副産物として作られると信じていますが、これまで、これらの天体の過程でどのような元素がどのような割合で生成されるかを確認したり研究したりすることはできませんでした。 しかし、FRIBは、加速器が個々の同位体をターゲットに粉砕する前に高速化し、科学者が星や超新星の内部で発生する衝突をシミュレートできるようにするなど、最終的にこれらの仮定をテストする方法を提供します。
研究用の同位体を生成するために、物理学者は、電子を取り除いてイオンに変える前に、ウランなどの非常に重い元素の原子を選択します。 それから彼らはそれらを光速の半分以上の長さ1,476フィート（450メートル）のパイプに打ち上げます。 パイプの端で、イオンのビームがグラファイトホイールに当たり、より小さな中性子と陽子の組み合わせ、つまり同位体に分裂します。
これらの作りたての同位体を一連の微調整可能な磁石で操作することにより、物理学者は、施設の実験ホールの1つに発射する同位体を慎重に選択してさらに研究することができます。 FRIBには、最終的には別の原子粉砕機、現在ドイツのダルムシュタットに建設されている32億7000万ドルの反プロトンおよびイオン研究施設（FAIR）が加わります。 2027年に完成する予定の加速器は、反物質と物質を作るように設計されており、FRIBよりも長い時間枠で生成する核を保存することができます。
もともとはLiveScienceで公開されました。
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