ISOLDE
Salt la navigare Salt la căutare
ISOLDE ( I sotope S eparator O n L ine DE vice) este un laborator situat la CERN din Geneva, lângă Proton Synchrotron Booster . A început să funcționeze în 1967 și a fost reconstruit de două ori în 1974 și 1992 pentru unele extinderi.
La laboratorul ISOLDE, nucleii atomici radioactivi ai izotopilor grei sunt produși pentru o serie de experimente în fizică nucleară , fizică atomică , fizică moleculară și fizică în stare solidă , dar și biofizică și astrofizică . Marea varietate de izotopi produși permite studiul sistematic al proprietăților atomice și nucleare, precum și studiul posibilelor dezintegrări exotice.
O mare varietate de izotopi radioactivi sunt produse cu fasciculul de protoni de la Proton Synchrotron Booster , care trimite protonii pe etichete fixe de peste 70 de elemente chimice diferite. Izotopii care ies din coliziune sunt accelerați și separați de câmpuri magnetice în funcție de diferitele lor mase. Aproximativ 700 de grinzi diferite de 1000 de ioni pe secundă sunt produse și trimise pentru experimente.
Exemple de miezuri produse
| Ţintă | Temperatura punctul de topire (° C) | Temperatura max de funcționare (° C) | Produs de bază |
|---|---|---|---|
| Metal topit | |||
| GE | 937 | 1100 | 60-74 Zn , 64-75 Ga |
| Sn | 232 | 1200 | 97-122 Cd |
| Acolo | 920 | 1400 | 115-128 I , 115-133 Xe etc. |
| Pb | 937 | 1100 | 177-207 Hg |
| Metal solid | |||
| Tu | 1675 | 1600 | 37-46 Ca , 42-48 Sc |
| Nb | 2470 | 2050 | 70-85 Br , 74-86 Rb etc. |
| Ta | 2996 | 2200 | multe |
| W | 3410 | 2200 | 8, 9, 10 Li |
| Carbon și carburi | |||
| C. | 3600 | 1800 | 7, 10, 11 Fii |
| La 4 C 3 | 1400 | 1200 | 20-24 Na |
| Sic | 2300 | 1200 | 17-23 F , 22-28 Mg etc. |
| ThC 2 și UC 2 | 2450 | 2200 | multe |
| Oxizi | |||
| MgO | 2800 | 1500 | 17-24 Ne |
| SrO | 2450 | 1500 | 72-81 Kr |
| ZrO 2 | 2700 | 1850 | 56-71 Cu , 62-74 Ga etc. |
| CeO 2 | 2600 | 1300 | 112-125 Xe etc. |
Experimente
În plus față de unele experimente staționare, există multe experimente mai mici în fiecare an, care se bazează pe varietatea fasciculelor radioactive produse de ISOLDE. Acestea sunt construite cu puțin timp înainte de disponibilitatea grinzilor corespunzătoare și apoi demontate. Există mai mult de 50 de experimente diferite în fiecare an. Experimentele permanente sunt: [2]
- Aspic (A pparatus pentru hysics S urface P și I nterfaces la C ern)
- Un experiment constând dintr-un aparat supus unui vid ultra-înalt , pentru studiul proprietăților electronice și magnetice ale peliculelor subțiri (până la grosimea unor straturi atomice). Deși într-un material majoritatea caracteristicilor suprafeței diferă mult de caracteristicile interioare ale materialului, chiar și cinci straturi atomice sunt rareori suficiente pentru a descrie proprietăți precum cataliza eterogenă, coroziunea sau microelectronica. În ciuda interesului considerabil, există doar câteva tehnici disponibile pentru a testa cu precizie proprietățile locale de pe suprafețe și interfețe.
- COLLAPS (ectroscopie COL liniară LA ser SP )
- Un mic experiment care studiază proprietățile nivelurilor fundamentale ale nucleilor exotici radioactivi. Proprietățile studiate ( rotire , moment magnetic și raza de încărcare ) contribuie enorm la înțelegerea forței nucleare , oferind informații importante despre cuplarea nucleonilor , despre simetria funcțiilor undei nucleare și despre interacțiunea nucleară în sine. Acest experiment a început să funcționeze în 1978 la Mainz și apoi din 1980 până în 1992 a funcționat la locul inițial al ISOLDE.
- CRIS (C ollinear R esonant I onization S pectroscopy)
- Un experiment care combină rezoluția înaltă a spectroscopiei laser coliniare cu eficiența ridicată și selectivitatea spectroscopiei de ionizare rezonantă. Proprietățile nivelurilor fundamentale ale nucleilor exotici radioactivi sunt studiate și se produc fascicule foarte pure pentru studiile dezintegrării nuclidice. Aparatul cu vid ultra-înalt a fost construit și testat între 2008 și 2011 , iar din 2012 a fost utilizat în primele experimente care analizează izotopii franciului . [3]
- ISOLTRAP
- Un experiment constând dintr-un spectrometru de masă care atinge precizii de ordinul 1 x 10 -8 . Tehnica de măsurare a timpului de zbor este utilizată pentru a determina frecvența unui ion într-o capcană Penning , din care se derivă valoarea masei . Au fost studiate nuclee cu o durată de viață mai mică de 100 ms și un debit de producție mai mic de 1000 de ioni pe secundă.
- LUCRECIA
- Un experiment constând dintr-un spectrometru gamma de absorbție totală (TAS) care măsoară cantitatea exactă de raze gamma produse de nuclizii excitați din dezintegrarea beta. Unul dintre avantajele majore ale aparatului este evitarea apariției efectului Pandemonium , un efect tipic care nu permite o măsurare precisă a stărilor de energie ale nucleidelor copilului în spectrometrele gamma.
- MINIBALL
- Un experiment constând dintr-o matrice de detectoare de germaniu de înaltă rezoluție care funcționează de mai bine de 10 ani. Tabloul este format din mai mult de 24 de cristale hexagonale de germaniu dispuse sferic în jurul punctului de coliziune: este un detector special conceput pentru experimente cu multiplicitate redusă cu fascicule de ioni radioactivi de intensitate redusă. Când se lucrează cu fascicule izotopice rare, se întâlnesc deseori multiplicități foarte mici (de multe ori există doar câteva stări excitate), iar randamentele acestor fascicule sunt de obicei mult mai mici decât cele din experimentele convenționale, deci eficiența este critică.
- NICOLE ( N uclare I plantare în C vechi O n L ine E cipment)
- Un experiment constând dintr-un aparat de răcire mare cu 3 He și 4 He cu un acces lateral mic în care este introdus un fascicul de ioni care cade pe o folie metalică specială menținută la temperaturi sub 10 mK. Folosind folii feromagnetice, nucleele suferă câmpuri magnetice de ordinul 20 - 200 T, suficiente pentru a produce grade de polarizare nucleară cu timpi de relaxare care pot varia de la câteva ore la câteva milisecunde. Acest experiment, în funcțiune din 1988 , încearcă să măsoare distribuția unghiulară a particulelor de dezintegrare emise utilizând spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară ca funcție de polarizare nucleară indusă, de exemplu pentru a studia încălcarea parității în dezintegrarea beta.
- WITCH (W eak I nteraction T rap pentru CH ARGED particule)
- Un experiment capabil să studieze interacțiunea slabă prin măsurarea distribuției energiei de recul a nucleelor produse în decăderea beta. Un experiment de precizie cu 35 Ar va stabili noi limite pentru o contribuție scalară la interacțiunea slabă. Ionii produși de ISOLDE sunt răcite prin intermediul mai multor capcane Penning și distribuția lor de energie de recul este măsurată cu un spectrometru. Experimentul a început în 2004 odată cu construcția aparatului, după câteva eșecuri, primele rezultate au fost produse începând cu 2009 .
Notă
- ^ Chimia țintei ISOLDE și a sursei de ioni. (PDF; 189 kB) În: Radiochimica Acta. Vol. 89, Nr. 11-12, 2001, S. 77777-77785, DOI : 10.1524 / ract.2001.89.11-12.749 .
- ^ Configurări experimentale. ISOLDE - Facilitatea Radioactive Ion Beam, CERN Accelerating science, august 2013.
- ^ Kieran Flanagan: CRIS: Un nou dispozitiv sensibil pentru spectroscopia cu laser a nucleelor exotice. (PDF; 4,4 MB) În: Știri despre fizica nucleară. Vol. 23, Nr. 2, 2013, S. 24-26, DOI : 10.1080 / 10619127.2013.793094 .
Elemente conexe
linkuri externe
- ISOLDE - Site-ul oficial , pe isolde.web.cern.ch .
- Site-ul CERN: ISOLDE , pe home.web.cern.ch.
