El acelerador de iones pesados más poderoso del mundo, que creará nuevos átomos exóticos y revelará cómo las estrellas y las supernovas forjan los elementos que componen nuestro universo, finalmente se completó, anunciaron los investigadores el 2 de mayo.
Los experimentos en la Instalación para haces de isótopos raros (FRIB) de $ 730 millones en la Universidad Estatal de Michigan (MSU) están programados para comenzar esta semana. Una vez en línea, el nuevo reactor disparará dos pesados núcleos atómicos entre sí, separándolos de manera que permita a los científicos estudiar qué los une y qué tan raros son los isótopos atómicos, versiones de elementos químicos con diferente número de neutrones en sus núcleos están estructurados.
Si bien los aceleradores de iones pesados anteriores (como el Laboratorio Nacional de Ciclotrones Superconductores, el acelerador anterior de MSU) permitieron a los científicos vislumbrar átomos exóticos, no los produjeron a un ritmo lo suficientemente rápido como para hacer posible un estudio detallado. El nuevo acelerador FRIB otorgará a los investigadores acceso a más de 1000 nuevos isótopos, brindándoles una nueva visión de nuevos cáncer tratamientos, datación radiométrica de materiales antiguos y seguridad nuclear, según científicos de MSU.
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«FRIB será la pieza central de la infraestructura de investigación de nuestra nación», dijo Thomas Glasmacher, director del laboratorio de FRIB, en la ceremonia de inauguración, según el Diario del estado de Lansing. «Más de 1.600 científicos están ansiosos por venir aquí porque seremos el mejor y más poderoso acelerador lineal superconductor de iones pesados».
Los físicos están entusiasmados con el FRIB porque puede proporcionar una visión mucho más clara del panorama de posibles isótopos atómicos. En este momento, los físicos tienen una buena idea de lo que mantiene unidos a los núcleos, una de las cuatro fuerzas fundamentales llamadas fuerza fuerte, y han creado una buena cantidad de modelos para predecir cómo se verían algunos núcleos atómicos no observados. Pero los núcleos son complejos y pueden unirse de manera sorprendente, lo que hace que los modelos sean demasiado simplistas. Varios de los núcleos predichos por los modelos, por ejemplo, podrían no mantenerse juntos lo suficientemente bien como para existir.
Otras preguntas que los científicos esperan responder incluyen qué tan bien describen los isótopos más estables los modelos actuales y cómo los elementos más pesados que el hierro y el níquel (los dos últimos son los elementos más pesados producidos por la fusión nuclear en las estrellas) se forman a través de la desintegración beta radiactiva. La desintegración beta tiene lugar cuando un núcleo atómico absorbe un neutrón o cuando uno de sus neutrones se convierte en un protón, lo que hace que el núcleo sea inestable.
Los científicos creen que los elementos formados por la desintegración beta generalmente se forman como subproductos de las supernovas o las colisiones de estrellas de neutrones, pero hasta ahora no han podido verificar o estudiar qué tipo de elementos se producen y en qué proporciones durante estos procesos celestiales. . Pero FRIB proporcionará una forma de probar finalmente estas suposiciones, ya que uno de sus aceleradores acelera los isótopos individuales antes de estrellarlos contra un objetivo, lo que permite a los científicos simular las colisiones que tienen lugar dentro de las estrellas y supernovas.
Para producir isótopos para el estudio, los físicos seleccionarán átomos de un elemento muy pesado, como el uranio, antes de despojarlos de sus electrones para convertirlos en iones. Luego los lanzarán por un tubo de 450 metros de largo a más de la mitad de la velocidad de la luz. Al final de la tubería, el haz de iones golpeará una rueda de grafito, fragmentándose en combinaciones más pequeñas de neutrones y protones, o isótopos.
Al dirigir estos isótopos recién creados a través de una serie de imanes finamente ajustables, los físicos podrán seleccionar cuidadosamente qué isótopo quieren disparar en una de las salas experimentales de la instalación para su estudio adicional. FRIB eventualmente se unirá a otro destructor de átomos, la Instalación para la Investigación de Antiprotones e Iones (FAIR) de $ 3.27 mil millones que se está construyendo actualmente en Darmstadt, Alemania. El acelerador, cuya finalización está prevista para 2027, ha sido diseñado para producir tanto antimateria como materia, y podrá almacenar los núcleos que produce durante períodos de tiempo más prolongados que FRIB.
Publicado originalmente en Live Science.
