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.
The National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL), located on the campus of Michigan State University was a rare isotope research facility in the United States. Established in 1963, the cyclotron laboratory has been succeeded by the Facility for Rare Isotope Beams, a linear accelerator providing beam to the same detector halls. NSCL was the nation's largest nuclear science facility on a university campus. Funded primarily by the National Science Foundation and MSU, the NSCL operated two superconducting cyclotrons. The lab's scientists investigated the properties of rare isotopes and nuclear reactions. In nature, these reactions would take place in stars and exploding stellar environments such as novae and supernovae. The K1200 cyclotron was the highest energy continuous beam accelerator in the world (as compared to synchrotrons such as the Large Hadron Collider which provide beam in "cycles"). The laboratory's primary goal was to understand the properties of atomic nuclei. Atomic nuclei are ten thousand times smaller than the atoms they reside in, but they contain nearly all the atom's mass (more than 99.9 percent).
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.