解码宇宙的DNA:稀有同位素束设施的突破

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FRIB 是密歇根州立大学的开创性核研究机构,自 2022 年成立以来,通过生产 210 多种稀有同位素,显着推进了我们对原子核的理解。其最先进的设备可以进行全面的核物理实验,为全球科学合作和创新做出贡献。

能源部用户设施帮助探索从原子核结构的变化到塑造宇宙的核反应的问题。

稀有同位素束设施 (FRIB) 使原子核科学、原子核在宇宙中的作用以及自然界的基本对称性得以发现成为可能。该加速器设施使用其他地方无法获得的短寿命原子核束。FRIB的结果解决了诸如核图的极限,元素的起源以及为什么宇宙中物质多于反物质的原因等问题。

在FRIB的第一年,它的测量解决了最短寿命原子核结构的变化,奇异的衰变模式,影响宇宙事件的核反应,如X射线暴,以及中子星地壳中的过程。

 

FRIB 的运营成就和全球影响力

FRIB 位于密歇根州立大学校园内,是能源部 (DOE) 科学办公室核物理计划的最新科学用户设施。它拥有超过 1,800 名注册用户。

自 2022 年 5 月开始运营以来,FRIB 已制造了 210 多种稀有同位素用于实验。FRIB 为 639 名参与者提供了支持,其中包括 177 名学生,涉及 46 个实验、180 个机构和公司以及 50 个国家/地区。未来,广泛的原子核也将刺激新的应用。从第一次 FRIB 测量开始,已经发表了三篇文章,后续运行将发表更多文章。

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FRIB的技术能力和实验创新

稀有同位素是由稳定的主光束以50%的光速碎裂或裂变产生的。任何稳定元素的离子都可以在FRIB的超导射频直线加速器中加速到至少200 MeV/核子。

在主光束与目标碰撞后,用FRIB的碎片分离器选择产生的感兴趣的稀有同位素,并将其引导到实验区域,在那里,短寿命的原子核可以直接用作反应的快速光束,停止在测量其衰变的检测系统中,或在气室中减速并在提取后用于精密实验,或者制成原始质量的再加速光束,速度范围从光速的2.5%至至少11%。

第一个实验使用FRIB衰变站引发器对稀有同位素进行衰变光谱分析,使用S800光谱仪上的GRETINA伽马射线探测系统进行反应研究,使用FRIB碎片分离器进行新的同位素发现,并使用气室区域净化光束,用于质子滴水线以外的衰变光谱。这项工作是由来自美国和世界各地的实验主义者和理论家合作完成的。

 

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