Введение
Здание в Мичигане, США. Национальная сверхпроводящая циклотронная лаборатория (NSCL), расположенная на территории Мичиганского государственного университета, являлась уникальным исследовательским центром редких изотопов в Соединенных Штатах. Основанная в 1963 году, циклотронная лаборатория была преобразована в Facility for Rare Isotope Beams – линейный ускоритель, направляющий пучок в те же самые экспериментальные залы. NSCL был крупнейшим в стране центром ядерных исследований, расположенным на территории университета. Финансируемая главным образом Национальным научным фондом и МСУ, NSCL использовала два сверхпроводящих циклотрона. Ученые лаборатории изучали свойства редких изотопов и ядерные реакции. В природе эти реакции протекают в звездах и во взрывоопасных звездных средах, таких как новые и сверхновые. Циклотрон K1200 был ускорителем непрерывного пучка с самой высокой энергией в мире (в отличие от синхротронов, таких как Большой адронный коллайдер, которые генерируют пучок импульсами). Основной целью лаборатории было понимание свойств атомных ядер. Атомные ядра в десять тысяч раз меньше атомов, в которых они заключены, но содержат почти всю массу атома (более 99,9 процента).
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).
Модернизация лабораторий
Планы модернизации тесно согласованы с докладом, опубликованным в декабре 2006 года Национальными академиями, "Научные возможности с использованием установки для редких изотопов в Соединенных Штатах", который определяет научную программу для установки редких изотопов в США и рассматривает необходимость такой установки в контексте международных усилий в этой области. NSCL работает над существенным улучшением своих возможностей, что позволит лаборатории и ядерной науке оставаться на передовом рубеже и в 21 веке. Модернизация NSCL – Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) стоимостью 750 миллионов долларов, строительство которого ведется с 2020 года – увеличит интенсивность и разнообразие пучков редких изотопов, производимых в MSU, путем замены циклотронов K500 и K1200 мощным линейным ускорителем, который будет построен под землей. Такие пучки позволят исследователям и студентам продолжать решать широкий круг вопросов на переднем крае ядерной науки: чем поведение новых и короткоживущих ядер отличается от поведения более стабильных ядер? Какова природа ядерных процессов во взрывных звездных средах? Какова структура горячей ядерной материи при аномальных плотностях? Помимо фундаментальных исследований, FRIB может привести к междисциплинарным выгодам. Эксперименты, проводимые там, помогут астрономам лучше интерпретировать данные, полученные с наземных и космических обсерваторий. Ученые из Центра изотопных наук будут способствовать исследованиям самоорганизации и сложности, возникающей из элементарных взаимодействий – темы, имеющей отношение к наукам о жизни и квантовым вычислениям. Кроме того, возможности установки могут привести к прогрессу в таких разнообразных областях, как биомедицина, материаловедение, национальная и международная безопасность, а также ядерная энергетика.
Совместный институт ядерной астрофизики
Совместный институт ядерной астрофизики (JINA) — это объединение Мичиганского государственного университета, Университета Нотр-Дам и Чикагского университета, направленное на решение широкого круга экспериментальных, теоретических и наблюдательных задач в области ядерной астрофизики. Часть исследовательской группы Мичиганского университета размещена в Национальной сверхпроводящей лаборатории циклотронов, где непосредственно работают около 30 физиков-ядерщиков и астрофизиков.