Кіріспе

CERN-дегі физикалық қондырғы ISOLDE (Isotope Separator On Line DEvice) – бұл Франко-швейцария шекарасындағы CERN үдеткіш кешенінің орталығында орналасқан, онлайн изотоптарды бөлуге арналған құрылғы. 1964 жылы құрылған ISOLDE қондырғысы 1967 жылы радиоактивті иондық сәулелерді (RIB) пайдаланушыларға жеткізе бастады. Алғашқыда Synchro Cyclotron (SC) үдеткішінде (CERN-нің ең алғашқы бөлшектер үдеткіші) орналасқан бұл құрылғы бірнеше рет жаңартылды, ең ірі жаңарту 1992 жылы ISOLDE-нің CERN-нің Proton Synchrotron Booster (PSB) үдеткішіне қосылуымен жүзеге асты. Қазіргі таңдағы ISOLDE CERN-де үздіксіз жұмыс істеп тұрған ең ұзақ мерзімді қондырғы болып табылады, құрылғының және оның эксперименттерінің дамуы ISOLDE-ні RIB саласындағы ғылымның алдыңғы қатарында ұстап тұрады. ISOLDE ядролық, атомдық, молекулалық және қатты дене физикасы, сондай-ақ биофизика және астрофизика салаларындағы, Стандартты модельден тыс физиканы іздейтін жоғары дәлдікті эксперименттерді қоса алғанда, физика қауымдастығының кең ауқымына пайдалы. Бұл қондырғыны CERN және он алты (көбінесе) еуропалық елден құралған ISOLDE ынтымақтастығы басқарады. 2019 жылғы мәліметтерге сәйкес, әлемнің барлық құрлықтарынан шамамен 1000 экспериментатор ISOLDE-ге келіп, әдетте жылына 50-ге жуық эксперимент жүргізеді. ISOLDE-де радиоактивті ядролар CERN-нің PSB үдеткішімен жеткізілген жоғары энергиялы (1.4 ГэВ) протондық сәулені 20 см қалыңдықтағы нысанаға бағыттап жасалады. Экспериментаторлардың сұранысына қарай әртүрлі нысаналық материалдар қолданылады. Протондық сәуленің нысаналық материалмен өзара әрекеттесуі нәтижесінде спалляция, фрагментация және бөліну реакциялары арқылы радиоактивті түрлер пайда болады. Бұл түрлер кейіннен нысаналық материалдың көлемді бөлігінен жылу диффузиясы процестері арқылы, нысананы шамамен 2000 °C-қа дейін қыздыру арқылы бөліп алынады. Пайда болған изотоптардың қоспасы ISOLDE-нің екі магниттік дипольдік массалық сепараторының бірі арқылы сүзіліп, қажетті изобар алынады. Бөліп алу процесіне қажетті уақыт қажетті изотоптың және/немесе нысаналық материалдың сипаттамаларына байланысты, және осы әдіспен өндірілетін изотоптардың жартылай ыдырау мерзімінің ең төменгі шегін анықтайды, әдетте бірнеше миллисекундты құрайды. Қосымша бөліну үшін Резонанстық иондау лазерлік ион көзі (RILIS) лазерлерді белгілі бір элементті иондау үшін пайдаланады, бұл радиоизотоптарды атомдық нөмірі бойынша бөлуге мүмкіндік береді. Бөліп алынған изотоптар кейіннен бірнеше төмен энергиялы ядролық физика эксперименттеріне немесе изотоптарды жинау аймағына бағытталады. 2018 жылы REX пост-үдеткішінің HIE ISOLDE (Жоғары интенсивтілік және энергияны жаңарту) суперөткізгіш сызықтық үдеткішіне жасалған жаңарту аяқталды, бұл радиоизотоптарды бұрынғыдан жоғары энергияға қайта үдетуге мүмкіндік берді.

Өмірбаян

Көптеген атом ядроларында протон мен нейтрондар болады. Протон саны ядроның қай химиялық элементке жататынын анықтайды. Бір элементтің әртүрлі изотоптарының ядроларында әртүрлі нейтрон саны болады, бірақ олардың протон саны бірдей болады. Мысалы, көміртектің изотоптарына көміртек-12, көміртек-13, көміртек-14 жатады, олар тиісінше 6, 7, 8 нейтронды қамтиды, бірақ барлығы 6 протонды қамтиды. Элементтің әрбір изотобының әртүрлі ядролық энергия деңгейі болады және әртүрлі тұрақтылыққа ие болуы мүмкін. Нуклид – изотоптан гөрі жалпы термин, ол белгілі бір протон және нейтрон саны бар атомдарды білдіреді. Тұрақты нуклидтер радиоактивті емес және өздігінен радиоактивті ыдырауға ұшырамайды, сондықтан олар көбінесе табиғатта кездеседі. Ал тұрақсыз (яғни радиоактивті) нуклидтер табиғатта кездеспейді, егер олардың жаңа көздері болмаса, себебі олардың өмір сүру мерзімі қысқа және олар бір немесе бірнеше сатыда тұрақты нуклидтерге өздігінен ыдырайды. Мысалы, көміртек-14 тұрақсыз, бірақ табиғатта кездеседі. Ғалымдар радиоактивті нуклидтерді өндіру үшін үдеткіштерді және ядролық реакторларды пайдаланады. Жалпы тенденция бойынша, және басқа факторлардың қатарында, нуклидтің нейтрон-протон қатынасы оның тұрақтылығын анықтайды. Тұрақты нуклидтер үшін осы қатынастың мәні көбірек протон және нейтрондары бар ірі ядролар үшін әдетте артады. Көптеген тұрақсыз нуклидтердің нейтрон-протон қатынасы тұрақтылық аймағынан тыс болады. Радиоактивті ыдырау арқылы белгілі бір нуклидтің жартысын жоғалтуға қажетті уақыт, яғни жартылай ыдырау периоды, изотоптың қаншалықты тұрақты екенін көрсететін өлшем. Нуклидтерді кестеде (Сегре диаграммасы немесе нуклидтер кестесі) визуализациялауға болады, онда протон саны нейтрон санына қарсы кестеленген.

Тарих

1950 жылы екі даниялық физик Отто Кофоед Хансен мен Карл Ове Нильсен радиоизотоптар өндірудің жаңа әдісін ашты, бұл бұрынғы әдістерге қарағанда жартылай ыдырау мерзімі қысқа изотоптарды өндіруге мүмкіндік берді. Олар жүргізген Копенгаген эксперименті қазіргі заманғы онлайн эксперименттерде қолданылатын элементтердің қарапайым нұсқасын қамтыды. Он жылдан кейін Венада радиоизотоптарды бөлу туралы симпозиумда «желідегі» изотоптарды бөлуге арналған жоспарлар жарияланды. Осы жоспарларды пайдаланып, CERN ядролық химия тобы (NCG) нысана мен ион көзіне қосылған желілік массаны бөлуші прототипін жасады, оны CERN-нің Синхроциклотроны жеткізген 600 МэВ протондық сәулемен бомбалады. Сынақ сәтті өтті және SC желіде сирек изотоптарды өндіру үшін идеалды машина екенін көрсетті. Электромагниттік изотоптарды бөлуші құрылғыны жасау жоспарын 1963–1964 жылдары еуропалық ядролық физиктер әзірледі, ал 1964 жылдың соңында олардың ұсынысын CERN бас директоры қабылдады және ISOLDE жобасы басталды. Жобаның «Қаржы комитеті» бастапқыда бес мүшеден құралған, кейін он екіге дейін кеңейтіліп, әр «елге» екі мүше кірді (CERN-ді қоса алғанда). «Қаржы комитеті» деген терминнің басқа мағыналары болғандықтан, жобаны ISOLDE деп атау және «жақсырақ атау табылғанға дейін» комитет ISOLDE комитеті деп аталды. 1965 жылы CERN-дегі жер асты залын қазып жатқанда, Аархуста ISOLDE үшін изотоптарды бөлуші жасалып жатты. Сепаратор құрылысы 1966 жылы жақсы дамыды, сонымен бірге Арве Кьелберг ISOLDE-дің бірінші үйлестірушісі болып тағайындалды, ал жер асты залы 1967 жылы аяқталды. 1967 жылдың 16 қазанында алғашқы протондық сәулелер нысанамен әрекеттесті, ал алғашқы тәжірибелер техниканың күтілгендей жұмыс істегенін дәлелдеді. 1969 жылы қысқа өмір сүретін изотоптарды зерттеуге арналған алғашқы мақала жарияланды. Оның жаңа нысаналық дизайны SC-ден сәуле интенсивтілігінің артуымен бірігіп, өндірілген нуклидтердің санын едәуір арттырды. Алайда, біраз уақыттан кейін SC-ден келетін сыртқы сәуле тогы шектеуші фактор бола бастады. Ынтымақтастық нысанды жоғары ток мәндеріне жетуі мүмкін жеделдеткішке жылжыту мүмкіндігін талқылады, бірақ нысан үшін өте заманауи дизайндағы басқа сепаратор салу туралы шешім қабылдады. Жаңа жоғары ажыратымды ISOLDE 3 сепараторы 80-жылдардың аяғында толық пайдаланылды. 1990 жылы радиоактивті сәулелерді іріктеп, тиімді өндіру үшін нысанда жаңа ион көзі RILIS орнатылды. SC үш онжылдықтан астам уақыт бойы жұмыс істегеннен кейін 1990 жылы тоқтатылды. Нәтижесінде, ынтымақтастық ISOLDE қондырғысын Протондық синхротронға көшіріп, нысаналарды оның 1 ГэВ бустерінен сыртқы сәулеге орналастыруға шешім қабылдады. Жаңа ISOLDE эксперименттік залының құрылысы SC-ті пайдаланудан шығарудан үш ай бұрын басталды. Соңғысы ISOLDE 3-тің қайта құрылған нұсқасы. Жаңа қондырғыда ISOLDE PSB деп аталатын алғашқы тәжірибе 1992 жылдың 26 маусымында жүргізілді. 1995 жылдың мамыр айында объектіге екі өнеркәсіптік робот орнатылды, олар адам араласуынсыз нысаналар мен ион көздері блоктарын басқарады. Ғылыми қызметті әртараптандыру үшін 1995 жылы REX ISOLDE (ISOLDE радиоактивті сәулелік эксперименттер) деп аталатын акселератордан кейінгі жүйе бекітілді және 2001 жылы нысанда ашылды. Осы жаңа қосымшамен ISOLDE-де жоғары энергиялы RIB талап ететін ядролық реакция эксперименттері жүргізілуі мүмкін. 2005 жылы нысанның ғимараты кеңейтіліп, онда эксперименттер жүргізілді. 2007 жылы осы нысанда иондық салқындатқыш пен бунер орнатылды, ол эксперименттер үшін сәуле сапасын арттырады. 2006 жылы Халықаралық консультациялық кеңес ISOLDE залын суперөткізгіш төртінші толқындық резонаторларға негізделген сызықтық пост-ашылтқышты жобалаумен жаңарту сәуле сапасын төмендетусіз толық энергияны пайдалануға мүмкіндік береді деп шешті. HIE ISOLDE жобасы 2009 жылдың желтоқсанында мақұлданды, ол энергия диапазонын 3 МэВ/нуклоннан 5 МэВ-қа дейін және соңғысы 10 МэВ/нуклонға дейін жаңартуды қамтиды. Сонымен қатар, жобада берілген протон сәулелерін барынша тиімді пайдалану үшін интенсивтілігін арттыру енгізілген. MEDICIS қондырғысы бірінші нысанадан өткен қалған протондық сәулелермен жұмыс істеуге арналған. Екінші мақсат - ауруханалар мен ғылыми-зерттеу мекемелеріне жеткізілетін және инъекцияға жарамды радиоизотоптар өндіреді. 2013 жылы «Ұзақ уақыт жабылу» кезінде ISOLDE-дің үш ғимараты қиратылды. Олар жаңа бақылау бөлмесі, деректерді сақтау бөлмесі, үш лазерлік зертхана, биология және материалдар зертханасы және келушілер бөлмесі бар жаңа ғимарат ретінде қайта салынды. Тағы бір ғимарат MEDICIS жобасы үшін және HIE ISOLDE жобасында болашақта пайдалануға арналған электрлік, салқындату және желдету жүйелерімен жабдықталған бірнеше ғимараттар да салынды. Сонымен қатар, радиоактивті нысаналарды басқару үшін орнатылған роботтар жаңа, заманауи роботтармен ауыстырылды. 2015 жылы HIE ISOLDE жаңартуларының арқасында ISOLDE қондырғысында радиоактивті изотоп сәулесі алғаш рет 4,3 МэВ/нуклон энергия деңгейіне дейін үдетілді. 2017 жылдың соңында CERN MEDICIS қондырғысы алғашқы радиоизотоптарын өндірді және 2020 жылдың соңына дейін тоғыз аурухана мен ғылыми-зерттеу мекемесіне 41 партия радиоизотоптармен қамтамасыз етті. Қондырғының HIE ISOLDE жаңартуының 2-фазасы 2018 жылы аяқталды, бұл ISOLDE-ге радиоактивті сәулелерді 10 МэВ/нуклонға дейін үдетуге мүмкіндік берді.

Құрылыс және тұжырымдама

ISOLDE нысанында А класындағы зертханалар, HIE ISOLDE және MEDICIS жобаларына арналған ғимараттар, сондай-ақ 508-ші ғимаратта орналасқан басқару бөлмелері бар. ISOLDE-ге дейін радиоактивті нуклидтер өндіріс орнынан зертханаға тексеру үшін тасымалданған. ISOLDE-де өндірістен бастап өлшеуге дейінгі барлық процестер байланыстырылған, радиоактивті материалды қосымша тасымалдау қажеттілігі жоқ. Осы себепті ISOLDE желілік нысан деп аталады. ISOLDE нысанында реакциялар үшін негізгі протондық сәуле PSB-ден келеді. Келіп түсетін протондық сәуленің энергиясы 1,4 ГэВ-қа тең, ал орташа қарқындылығы 2 мкА-ға дейін өзгереді. Сәуле нысанға еніп, екі массалық сепаратордың біріне бағытталады: жалпы мақсаттағы сепаратор (GPS) және жоғары ажыратымдылық сепараторы (HRS). Сепараторлар 60 кВ RIB шығару үшін тәуелсіз түрде мақсатты иондық көз жүйелерін іске қосады. ISOLDE-де қолданылатын мақсаттар радиоактивті ядроларды жылдам өндіруге және бөліп алуға мүмкіндік береді. Мақсаттар кейде 700 °C-тан 1400 °C-қа дейін жоғары температурада ұсталатын балқытылған металлдан тұрады, бұл ұзақ изотоптық бөліну уақытына әкеледі. Мақсатты әдетте 2000 °C-тан жоғары температураға дейін қыздыру бөліну уақытын жылдамдатады. ISOLDE-дегі мақсаттармен бірге қолданылатын иондық көздер (көбінесе) бір химиялық элементтің иондық сәулесін жасайды. Үш түрі қолданылады: беттік иондық көздер, плазмалық иондық көздер және лазерлік иондық көздер. GPS екі рет фокустайтын магниттен жасалған, оның иілу радиусы 1,5 м және иілу бұрышы 70°. GPS-тің ажыратымдылығы шамамен 800-ге тең. GPS сәулелерді электрондық коммутаторға жібереді, бұл үш массалық бөлінген сәулені бір уақытта алуға мүмкіндік береді. Екінші сепаратор – HRS, екі дипольды магниттен тұрады, олардың иілу радиусы 1 м, иілу бұрыштары 90° және 60°, сондай-ақ күрделі иондық оптикалық жүйеден тұрады. HRS-тің жалпы ажыратымдылығы 7000 деп өлшенді, бұл оны жоғары массалық ажыратымдылық мәндерін қажет ететін эксперименттерде пайдалануға мүмкіндік береді. GPS коммутаторы және HRS ортақ орталық сәуле желісіне қосылған, ол ISOLDE нысанында орналасқан әртүрлі эксперименталдық орналымдарға сәуле беру үшін қолданылады.

Мектеп

ISOLDE салқындатқышы (ISCOOL) HRS-ден кейінгі ағыста орналасқан және екі массаны бөлуші сәулелерді қосатын біріктіру түйініне дейін созылады. ISCOOL – жалпы мақсаттағы радиожиілікті төртполюсті салқындатқыш және жинақтағыш (RFQCB), оның мақсаты HRS-ден келетін RIB сәулесін салқындату (сәуленің сапасын жақсарту) және жинақтау. Келіп түсетін иондар бейтарап буферлік газбен соқтығысып, энергиясын жоғалтады, содан кейін радиалды түрде шектеледі. Сәуле содан кейін ISCOOL-дан шығарылады.

РИЛИС

Магниттік массалық сепараторлар изобарларды массалық саны бойынша бөле алады, бірақ бірдей массалы изотоптарды сұрыптауға шамасы жетпейді. Егер экспериментке жоғары химиялық тазалық қажет болса, сәулеге протон саны бойынша қосымша бөліну қажет болады. RILIS мұны нақты элементтің тізбектелген электрондық өту энергияларына дәл сай келетін, қадамдық резонанстық фотоиондау арқылы іске асырады. Иондану тек қана қажетті элемент үшін ғана жүреді, ал ион көзіндегі басқа элементтер өзгеріссіз қалады. Бұл лазерлік иондану процесі атомдық буды жарықтандыруға қажетті кеңістікті қамтамасыз ету үшін ыстық металл қуыста өтеді. Атом қуыстан шығар алдында иондану үшін жоғары жиілікті лазерлік жүйе қажет. Барлығынан да ISOLDE орнатылымы периодтық кестедегі 75 элементтен 1300 изотопты ұсынады.

REX-ISOLDE

REX ISOLDE пост-үдеткіші – радиоизотоптарды үдету үшін қолданылатын әртүрлі құрылғылардың жиынтығы, олардың энергиясын нуклеонға 10 МэВ-қа дейін арттырады, бұл HIE ISOLDE жаңартуларының арқасында нуклеонға 3 МэВ-тан артқан. Келіп түсетін RIB-тер Пеннинг тұзағының, REXTRAP-тың алғашқы потенциалдық бөгетін жеңуге жеткілікті энергияға ие, бірақ тұзақтың ішінде иондар буферлік газ атомдарымен соқтығысу арқылы энергиясын жоғалтады. Бұл иондарды салқындатады және радиожиіліктік (RF) қоздыру мен буферлік газдың үйлесімі олардың қозғалысын баяулатады. Иондық шоғырлар REXTRAP-тан шығарылып, REXEBIS-ке жіберіледі. EBIS-тен шығарылғаннан кейін интенсивтігі төмен болғандықтан, кейінгі иондарды бөлу үшін массалық сепаратор қажет. REX ISOLDE-нің келесі сатысы – иондарды RFQ арқылы үдетуге қолданылатын, қалыпты өткізгіш (бөлме температурасындағы) линак. Интердигитальды H (IH) типті құрылым сәуленің энергиясын ең жоғары деңгейге жеткізу үшін резонаторларды пайдаланады.

HIE-ISOLDE жаңартулары

ISOLDE сияқты қондырғылар үшін өндірістік сәуленің сапасын, қарқындылығын және энергиясын үздіксіз арттыру қажеттілігін қанағаттандыру өте маңызды. Осы қажеттілікті қанағаттандыру үшін HIE ISOLDE жаңарту жобасы қазіргі кезде жүргізілуде. Жоба кезең-кезеңмен жоспарланғандықтан, нысандағы эксперименттерге ең аз әсер етуіне қол жеткізілуде. Жобаға REX ISOLDE энергиясын 10 МэВ-қа дейін арттыру, сондай-ақ резонаторлар мен салқындатқыштарды жаңарту, PSB-ден кіріс сәулесін күшейту, нысаналарды, иондық көздерді және массалық сепараторларды жақсарту кіреді. 2018 жылы HIE ISOLDE үшін екінші кезеңді жаңарту аяқталды, оған төрт жоғары бета криомодулін орнату кірді. Ал келесі және соңғы кезеңде IH құрылымынан (IHS) кейін REX құрылымдары екі төмен бета криомодулімен алмастырылады. Бұл сәуленің сапасын жақсартады және әр нуклон үшін 0,45 мен 10 МэВ аралығында үздіксіз өзгермелі энергияны қамтамасыз етеді. Өнердің соңғы жетістігі болып табылатын HIE ISOLDE жобасы ISOLDE нысанындағы зерттеу мүмкіндіктерін жаңа деңгейге көтеруге ​​көмектеседі деп күтілуде. Жаңартылған нысан ядролық физика және ядролық астрофизика сияқты салалардағы кеңейтілген эксперименттерге мүмкіндік береді.

Эксперименттік қондырғылар

ISOLDE уақытша және тұрақты эксперименттік орналымдарды қамтиды. ISOLDE орналымындағы уақытша орналымдар қысқа мерзімге орнатылады және көбінесе ядролардың нақты ыдырау түрлерін анықтауға бағытталған. Тұрақты эксперименттік орналымдар орналымда тұрақты түрде орналасқан. Оларға:

ҚҰРЫСТЫРЫЛЫҚ

COLINEAR LAser SPectroScopy (COLLAPS) эксперименті 1970-ші жылдардың соңынан бері ISOLDE орнында жұмыс істеп келеді және бұл орындағы ең көне, әлі де жұмыс істеп тұрған эксперимент. COLLAPS өте тұрақсыз (экзотикалық), аз ғана уақыт өмір сүретін ядролардың негізгі және изомерлік күйлерінің қасиеттерін зерттейді, соның ішінде олардың спиндерін, электрмагниттік моменттерін және заряд радиустарын өлшеуді жүзеге асырады. Экспериментте қажетті атомдық өтулерге қол жеткізу үшін лазерлерді пайдалана отырып, коллинейлік спектроскопия әдісі қолданылады.

EC-SLI

Қысқа өмір сүретін изотоптармен эмиссияны бағыттау (EC SLI) эксперименті кристалдар мен эпитаксиялық жұқа пленкалардағы допанттар мен қоспалардың кристалдық тордағы орналасуын зерттеу үшін эмиссияны бағыттау әдісін пайдаланады. Бұл қысқа өмір сүретін изотоптық зондтарды кристалға енгізу және олардың ыдырау кезінде шығаратын бөлшектердің әсерінен өзгерген электрондық интенсивтілікті өлшеу арқылы жүзеге асырылады.

IDS

ISOLDE Decay Station (IDS) эксперименті – жылдам уақыттау немесе ұшу уақыты (ToF) сияқты спектроскопиялық техникаларды пайдалана отырып, әртүрлі эксперименттік жүйелерді станцияға қосуға мүмкіндік беретін құрылғы. 2014 жылдан бері қолданылып келе жатқан бұл станция, түрлі салаларда қолданылу үшін радиоактивті изотоптардың ыдырау қасиеттерін өлшеуге арналған. IDS нәтижелері астрофизика үшін маңызды болды, себебі олар қызыл алып жұлдыздарында байқалатын нақты бір ыдыраудың ықтималдығын анықтады.

АЭС

ISOLDE Solenoidal Spectrometer (ISS) эксперименті радиоактивті изотоптарды (РИИ) жеңіл нысанаға бағыттау үшін бұрынғы МРТ магнитін пайдаланады. Бұл реакцияның нәтижесінде туындайтын жағдайлар астрофизикалық процестердегідей, ал атомдық ядролардың қасиеттерін өлшеу экзотикалық ядролардағы нуклон-нуклондық өзара әрекеттесулерді жақсырақ түсінуге көмектеседі. Эксперимент 2021 жылы іске қосылып, Ұзақ мерзімді тоқтау 2 кезінде құрылысын аяқтады. ISOLTRAP жұмысын бастағаннан бері жүздеген қысқа ғұмырлы радиоактивті ядролардың массасын өлшеді, сондай-ақ қосқан еселік сиқырлы изотоптардың бар екенін растады. 2011 жылы құрылғы жаңартылды, оған көп рефлексиялы уақыт-ұшу массалық спектрометрі (MR ToF) қосылды, бұл одан да экзотикалық изотоптарды анықтауға мүмкіндік берді.

ЛУКРЕЦИЯ

LUCRECIA эксперименті, тұрақсыз аталық ядродағы гамма-сәулелердің ауысуын өлшейтін Толық Сіңіру Гамма Спектрометріне (TAS) негізделген. Осы өлшемдердің нәтижесінде ядролық құрылым талданып, теориялық модельдерді растауға және жұлдыздық болжамдар жасауға пайдаланылады.

Минибол

Минибол эксперименті – жоғары ажыратымды германий детекторлар массивінен тұратын гамма сәулелерін спектроскопиялық құрылғы. Бұл эксперимент Кулон қоздыру және ядролық трансфер реакцияларында қатысатын қысқа ғұмырлы ядролардың ыдырауын талдауға қолданылады. ISOLDE-дегі Минибол экспериментінің нәтижелері бойынша алғаш рет груша тәрізді ауыр ядролар табылды, бұл жаңалық Физика институтының (IoP) "физикадағы 10 маңызды жаңалық" тізіміне енді.

МҰҒАЖЕТТЕР

Көп ионды рефлексиялық аппарат (MIRACLS) эксперименті экзотикалық радиоизотоптардың қасиеттерін олардың гиперфине құрылымын өлшеу арқылы анықтайды. MIRACLS иондардың ұшу жолын ұлғайту үшін MR ToF-та тұтқындалған иондық шоғырларға лазерлік спектрометрді пайдаланады. Қазіргі таңда эксперимент жобаланып, құрастырылуда.

SEC

Шашырау эксперименттері камерасы (SEC) эксперименті әртүрлі реакцияларға арналған зерттеулерді жеңілдетеді және ҒАС (ISS) және Миниболға толықтырады, себебі SEC гамма сәулесін анықтамайды. Бұл станция жеңіл атомдық ядролардағы төменгі резонанстарды трансфер реакциялары арқылы зерттеуге қолданылады.

VITO

Универсалды иондық поляризация техникасы онлайн (VITO) эксперименті – әлсіз өзара әрекеттесуді зерттеу және қысқа ғұмырлы тұрақсыз ядролардың қасиеттерін анықтауға арналған сәуле желісі. Экспериментте оптикалық сорғылау әдісі қолданылып, лазерлік поляризацияланған RIB-тер жасалады, бұл түрлі зерттеулер жүргізуге мүмкіндік береді. VITO сәуле желісінде үш тәуелсіз зерттеу жүргізілуде, оның ішінде β NMR спектроскопия станциясы да бар.

WISArD

32Ar ыдырауы арқылы әлсіз өзара әрекеттесуді зерттеу (WISArD) эксперименті, Стандартты модельден (SM) тыс физиканы табу мақсатында әлсіз өзара әрекеттесуді зерттейді. WISArD орнатылымы WITCH экспериментінің инфрақұрылымының бір бөлігін, сондай-ақ оның суперөткізгіш магнитін қайта пайдаланады. Қатты дене физикасы зерттеулері (SSP) жылдық сәулелік уақыттың 10–15% бөлігін құрайды және ISOLDE-де жүргізілетін эксперименттердің жалпы санының шамамен 20–25% -ын пайдаланады. Зертхана ISOLDE ұсынатын көптеген радиоактивті элементтерді зерттеу үшін Уақыт бойынша өзгеристі Бұрыштық Корреляция (TDPAC) әдісін қолданады. Бұл әдіс материалдардың ферромагниттік және ферроэлектрлік қасиеттерін өлшеуге, сондай-ақ ISOLDE ішіндегі басқа да құрылғыларға иондық сәулелерді беруге де қолданылды. SSP үшін қолданылатын қосымша әдістерге – іздеуші диффузия, онлайн Мессбауэр спектроскопиясы (57Mn) және радиоактивті ядролармен фотолюминесценция жатады.

Жарық желісі қондырғылары

HIE ISOLDE жобасы ISOLDE қондырғысына жоғары энергиялы сәулелерді беру желісін (HEBT) енгізді. Ортақ қималы сәуле желісі, XT00, үш иілу сәуле желісіне (XT01, XT02, XT03) қосылады, олар әртүрлі эксперименттік орнатуларға бағыттайды. Үш бірдей сәуле желісі бір-бірінен тәуелсіз, мысалы, егер бірінші XT01 диполь магниті өшірілсе, сәуле XT02 және XT03 арқылы өте береді. Олардың барлығы сәулені 90 градусқа бұрып, екі дипольды магнит және екілік квадруполь арқылы фокусқа келтіреді. XT01 сәуле желісі Miniball-ға, XT02 сәуле желісі ISS-ке, ал XT03 сәуле желісі SEC шашырату камерасы сияқты жылжымалы орнатуларға жетелейді. Қондырғыға Фарадей клеткасында орналасқан сәуле желісі, сондай-ақ лазерлік зертхана және басқару станциясы кіреді. Офлайн қондырғысы нысананы сынау зерттеулері үшін жобаланған және молекулалық иондық сәулелерді өндіру және зерттеу мүмкіндігін қоса беру үшін жаңартылды.

Жағдайдың жақсаруы және болашақтағы жұмыстар

Төменде ISOLDE нысанына қатысты орта және ұзақ мерзімді мақсаттарды ескере отырып, жасалуы қажетті жақсартулардың тізімі келтірілген. Осы жақсартулардың бір бөлігі EPIC жобасымен ұсынылған.