全球首个同位素束流装置正式投入使用 揭示原子核的秘密

据美国稀有同位素束流装置(FRIB)网站2日报道，经过近十年等待，FRIB于5月2日正式投入使用，这台“身价”9.42亿美元的设备是第一个能制造并分析数百种对物理学至关重要的同位素的设施，在其上开展的实验将进一步揭示原子核的秘密，以及宇宙中的大多数元素是如何产生的。

据英国《自然》杂志网站报道，FRIB的大部分预算由美国能源部资助，于2014年开始建设，并于去年年底竣工。FRIB上的所有实验都将在该设施的地下室开始。首先，一种特定元素(通常是铀)的原子被电离，并被送入一个450米长的加速器内。在管道末端，离子束会撞击一个个不断旋转的石墨轮，(铀)原子核的大部分会穿过石墨，但有一部分会与石墨轮上的碳原子核碰撞，导致(铀)原子核分裂成更小的质子和中子组合，而每个组合都是不同元素和同位素的原子核。随后，这束由各种原子核组成的光束将被引导至地面的“碎片分离器”。通过微调整个过程，FRIB将能够让每个特定实验制造出完全由一种同位素组成的光束。

FRIB科学总监、核物理学家布拉德利·谢里尔说，FRIB可制造出大量不同同位素，包括数百种以前从未合成过的同位素并对其开展研究，以测试多种原子核模型。此外，FRIB的独特之处是，它有第二个加速器，可接收并将稀有同位素粉碎到固定标靶上，以模拟恒星或超新星内部发生的高能碰撞。

研究人员解释称，他们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产生了氢和氦，周期表中的其他化学元素，如铁和镍，主要通过恒星内部的核聚变形成。但更重的元素不能通过核聚变形成，而通过其他方式，通常是放射性β衰变而形成。当原子核处在短暂但暴烈性的事件，如超新星爆发或两颗中子星合并中受到中子轰击时，就会发生上述衰变。但天体物理学家无法观察到这种事件制造了哪些以及多少特定元素。FRIB的主要优势之一是探索这些事件中产生的富中子同位素。

德国马克斯·普朗克核物理研究所科学家克劳斯·布拉姆说，FRIB将与其他研究核同位素的最先进加速器相辅相成，共同揭示元素形成的秘密。(科技日报记者 刘霞)

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