它將讓科學家們窺探超新星的內部運作
研究人員於 5 月 2 日宣布，世界上最強大的重離子加速器——它將創造新的奇異原子並揭示恒星和超新星如何形成構成我們宇宙的元素——終於完成了。
密歇根州立大學 (MSU) 耗資 7.3 億美元的稀有同位素束 (FRIB) 設施的實驗定於本周開始。壹旦上線，新反應堆將相互發射兩個重 原子核 ，將它們分開，使科學家能夠研究是什麽將它們粘合在壹起，以及稀有的原子同位素——它們的原子核中具有不同數量的中子的 化學元素 的版本——是多麽稀有結構化的。
雖然過去的重離子加速器（例如密歇根州立大學以前的加速器國家超導回旋加速器實驗室）使科學家能夠瞥見奇異原子，但他們並沒有以足夠快的速度生產它們，從而使詳細研究成為可能。據密歇根州立大學的科學家稱，新的 FRIB 加速器將使研究人員能夠接觸到 1000 多種新同位素，讓他們對新的 癌癥 治療、古代材料的輻射測年和核安全有了新的認識。
據《蘭辛州日報 》報道，FRIB 實驗室主任托馬斯·格拉斯馬赫在剪彩儀式上說：“FRIB 將成為我們國家研究基礎設施的核心部分。 ” “1600多名科學家渴望來到這裏，因為我們將成為最好、最強大的超導重離子直線加速器。”
物理學家對 FRIB 感到興奮，因為它可以提供更清晰的可能原子同位素圖景。現在，物理學家對將原子核結合在壹起的東西（四種基本力之壹稱為強力）有了很好的了解，並且已經制作了大量模型來預測壹些未觀察到的原子核可能是什麽樣子。但是原子核很復雜，可以以令人驚訝的方式粘合在壹起，使得模型過於簡單化。例如，模型預測的許多原子核可能無法很好地結合在壹起而無法存在。
科學家希望回答的其他問題包括當前模型對最穩定同位素的描述如何，以及比鐵和鎳（後兩者是恒星核聚變產生的最重元素）重的元素是如何通過放射性 β 衰變形成的。當原子核吸收中子或其中壹個中子變成質子時，就會發生 β 衰變，從而使原子核變得不穩定。
科學家們認為，β衰變形成的元素通常是超新星或中子星碰撞的副產品，但直到現在還無法檢查或研究在這些天體過程中產生了哪些類型的元素以及以何種比例產生的元素. 但是 FRIB 將提供壹種最終檢驗這些假設的方法，因為如果它的加速器在將單個同位素撞擊到目標之前加速它們，使科學家能夠模擬發生在恒星和超新星內部的碰撞。
為了生產用於研究的同位素，物理學家將選擇壹種非常重的元素（例如鈾）的原子，然後剝離它們的電子以將它們轉化為離子。然後他們將把它們發射到壹條 1,476 英尺長（450 米）的管道上，管道的速度超過了光速的壹半。在管道的末端，離子束將撞擊石墨輪，分裂成更小的中子-質子組合或同位素。
通過壹系列可微調的磁鐵引導這些新制造的同位素，物理學家將能夠仔細選擇他們想要將哪種同位素發射到該設施的壹個實驗大廳中以進行進壹步研究。FRIB 最終將加入另壹個原子粉碎機，即目前正在德國達姆施塔特建造的耗資 32.7 億美元的反質子和離子研究設施 (FAIR)。該加速器定於 2027 年完工，旨在制造反物質和物質，並將能夠比 FRIB 將其產生的原子核存儲更長時間。