Кіріспе

Мичиган штатындағы ғимарат, АҚШ. Мичиган мемлекеттік университетінің кампусында орналасқан Ұлттық суперөткізгіш циклотрондар зертханасы (NSCL) – АҚШ-тағы сирек изотоптарды зерттеуге арналған ғылыми орталық болды. 1963 жылы құрылған циклотрон зертханасының орнын Сирек Изотоптық Сәулелер Құрылғысы (FRIB) басты, ол сол детектор залдарына сәуле беретін сызықтық үдеткіш құрал. NSCL – университет кампусындағы ең ірі ядролық ғылым мекемесі болды. Негізінен Ұлттық ғылым қоры (NSF) және Мичиган мемлекеттік университеті (MSU) қаржыландырған NSCL екі суперөткізгіш циклотронды пайдаланды. Зертхана ғалымдары сирек изотоптардың және ядролық реакциялардың қасиеттерін зерттеді. Табиғатта мұндай реакциялар жұлдыздарда және жарылысқа ұшыраған жұлдыздық ортада, мысалы, жаңа жұлдыздарда (новаларда) және суперноваларда жүзеге асады. K1200 циклотроны әлемдегі үздіксіз сәуле шығаратын ең жоғары энергиялы үдеткіш болды (үлкен адрондық коллайдер сияқты импульсті сәуле беретін синхротрондардан өзгеше). Зертхананың басты мақсаты атом ядросының қасиеттерін түсіну болды. Атом ядросы атомнан он мың есе кішідірек, бірақ атомның массасының басым бөлігін (99,9 пайыздан астамын) құрайды.

Зертхананы жаңарту

Жаңарту жоспарлары 2006 жылғы желтоқсанда Ұлттық академиялар шығарған «АҚШ-тағы сирек изотоптармен жұмыс істеу мүмкіндіктері» атты есеппен тығыз үйлеседі. Бұл есеп АҚШ-тағы сирек изотоптармен жұмыс істейтін ғылыми орталық үшін ғылыми бағдарламаны анықтайды және осы саладағы халықаралық күш-жігерлер контекстінде мұндай орталықтың қажеттілігін қарастырады. NSCL зертхананы және ядролық ғылымды 21-ші ғасырда дағы прогрестің алдыңғы шебінде ұстауға мүмкіндік беретін маңызды жаңа мүмкіндіктерді енгізуге жұмыс істеп жатыр. 2020 жылға қарай құрылысы жүріп жатқан 750 миллион долларлық NSCL жаңартуы – Сирек изотоптық сәулелер қондырғысы (FRIB) – K500 және K1200 циклотрондарын жер астында салынатын қуатты сызықтық үдеткішпен алмастыру арқылы MSU-да өндірілетін сирек изотоптық сәулелердің қарқындылығы мен әртүрлілігін арттырады. Мұндай сәулелер зерттеушілер мен студенттерге ядролық ғылымның шекаралық мәселелеріне қатысты көптеген сұрақтарды қарастыруға мүмкіндік береді: Жаңа және аз өмір сүретін ядролардың қасиеттері тұрақты ядролардан қалай өзгеше? Жарылысқа ұшырайтын жұлдыздардағы ядролық процестердің мәні қандай? Аномальды тығыздықтардағы ыстық ядролық материяның құрылымы қандай? FRIB негізгі зерттеулерден өзге де салалардағы ғылымға үлкен пайда әкелуі мүмкін. Мұнда жүргізілетін эксперименттер астрономдарға жердегі және ғарыштағы обсерваториялардан алынған деректерді дұрыс түсінуге көмектеседі. Изотоптық ғылым орталығының ғалымдары қарапайым өзара әрекеттесулерден туындайтын өзін-өзі ұйымдастыру және күрделілік туралы зерттеулерге үлес қосады, бұл тақырып өмір ғылымдары мен кванттық есептеулер үшін маңызды. Сонымен қатар, бұл орталықтың мүмкіндіктері биомедицина, материалтану, ұлттық және халықаралық қауіпсіздік, ядролық энергетика сияқты алуан түрлі салалардағы жаңалықтарға жол ашуы мүмкін.

Ядролық астрофизика жөніндегі бірлескен институт

Ядролық астрофизика жөніндегі бірлескен институт (JINA) – Мичиган мемлекеттік университеті, Нотр-Дам университеті және Чикаго университеті арасындағы ынтымақтастық болып табылады. Ол ядролық астрофизикадағы тәжірибелік, теориялық және байқауға қатысты кең ауқымды сұрақтарды зерттейді. Мичиган мемлекеттік университетінің ынтымақтастығының бір бөлігі Ұлттық суперөткізгіш циклотрон зертханасында орналасқан, және шамамен 30 ядролық физик пен астрофизик тікелей қатысады.