據(jù)美國稀有同位素束流裝置(FRIB)網(wǎng)站2日報道，經(jīng)過近十年等待，F(xiàn)RIB于5月2日正式投入使用，這臺“身價”9.42億美元的設備是第一個能制造并分析數(shù)百種對物理學至關重要的同位素的設施，在其上開展的實驗將進一步揭示原子核的秘密，以及宇宙中的大多數(shù)元素是如何產(chǎn)生的。
據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站報道，F(xiàn)RIB的大部分預算由美國能源部資助，于2014年開始建設，并于去年年底竣工。FRIB上的所有實驗都將在該設施的地下室開始。首先，一種特定元素(通常是鈾)的原子被電離，并被送入一個450米長的加速器內(nèi)。在管道末端，離子束會撞擊一個個不斷旋轉(zhuǎn)的石墨輪，(鈾)原子核的大部分會穿過石墨，但有一部分會與石墨輪上的碳原子核碰撞，導致(鈾)原子核分裂成更小的質(zhì)子和中子組合，而每個組合都是不同元素和同位素的原子核。隨后，這束由各種原子核組成的光束將被引導至地面的“碎片分離器”。通過微調(diào)整個過程，F(xiàn)RIB將能夠讓每個特定實驗制造出完全由一種同位素組成的光束。
FRIB科學總監(jiān)、核物理學家布拉德利·謝里爾說，F(xiàn)RIB可制造出大量不同同位素，包括數(shù)百種以前從未合成過的同位素并對其開展研究，以測試多種原子核模型。此外，F(xiàn)RIB的獨特之處是，它有第二個加速器，可接收并將稀有同位素粉碎到固定標靶上，以模擬恒星或超新星內(nèi)部發(fā)生的高能碰撞。
研究人員解釋稱，他們一直未曾弄清楚元素周期表中所有元素是如何形成的。宇宙大爆炸基本上只產(chǎn)生了氫和氦，周期表中的其他化學元素，如鐵和鎳，主要通過恒星內(nèi)部的核聚變形成。但更重的元素不能通過核聚變形成，而通過其他方式，通常是放射性β衰變而形成。當原子核處在短暫但暴烈性的事件，如超新星爆發(fā)或兩顆中子星合并中受到中子轟擊時，就會發(fā)生上述衰變。但天體物理學家無法觀察到這種事件制造了哪些以及多少特定元素。FRIB的主要優(yōu)勢之一是探索這些事件中產(chǎn)生的富中子同位素。
德國馬克斯·普朗克核物理研究所科學家克勞斯·布拉姆說，F(xiàn)RIB將與其他研究核同位素的最先進加速器相輔相成，共同揭示元素形成的秘密。(記者劉霞)
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