據美國稀有同位素束流裝置(FRIB)網站2日報道，經過近十年等待，FRIB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元素是如何產生的。
據英國《自然》雜志網站報道，FRIB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。在管道末端，離子束會撞擊一個個不斷旋轉的石墨輪，(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”。通過微調整個過程，FRIB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、核物理學家布拉德利·謝里爾說，FRIB可制造出大量不同同位素，包括數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，FRIB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部發生的高能碰撞。
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，如超新星爆發或兩顆中子星合并中受到中子轟擊時，就會發生上述衰變。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的主要優勢之一是探索這些事件中產生的富中子同位素。
德國馬克斯·普朗克核物理研究所科學家克勞斯·布拉姆說，FRIB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。(科技日報記者 劉霞)
標簽： 美稀有同位素束流裝置 有望制造 量新同位素 多種元素起源秘密
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