O acelerador de íons pesados mais poderoso do mundo – que criará novos átomos exóticos e revelará como estrelas e supernovas forjam os elementos que compõem nosso universo – está finalmente concluído, anunciaram pesquisadores em 2 de maio.
Experimentos na instalação de $ 730 milhões para Rare Isotope Beams (FRIB) na Michigan State University (MSU) estão programados para começar esta semana. Uma vez on-line, o novo reator irá disparar dois pesados núcleos atômicos entre si, separando-os de forma a permitir que os cientistas estudem o que os une e quão raros isótopos atômicos – versões de elementos químicos com diferentes números de nêutrons em seus núcleos – são estruturados.
Embora os aceleradores de íons pesados do passado (como o National Superconducting Cyclotron Laboratory, o acelerador anterior da MSU) permitissem aos cientistas vislumbrar átomos exóticos, eles não os produziram em uma taxa rápida o suficiente para possibilitar um estudo detalhado. O novo acelerador FRIB dará aos pesquisadores acesso a mais de 1.000 novos isótopos, dando-lhes uma nova visão sobre novos Câncer tratamentos, datação radiométrica de materiais antigos e segurança nuclear, de acordo com cientistas da MSU.
Relacionado: ‘Partícula X’ da aurora dos tempos detectada dentro do Grande Colisor de Hádrons
“O FRIB será a peça central da infraestrutura de pesquisa de nossa nação”, disse Thomas Glasmacher, diretor do laboratório do FRIB, na cerimônia de inauguração, de acordo com o Jornal do Estado de Lansing. “Mais de 1.600 cientistas estão ansiosos para vir aqui porque seremos o melhor e mais poderoso acelerador linear de íons pesados supercondutores.”
Os físicos estão entusiasmados com o FRIB porque pode fornecer uma visão muito mais clara da paisagem de possíveis isótopos atômicos. No momento, os físicos têm uma boa ideia do que mantém os núcleos juntos – uma das quatro forças fundamentais chamadas de força forte – e fizeram um bom número de modelos para prever como alguns núcleos atômicos não observados podem se parecer. Mas os núcleos são complexos e podem se unir de maneiras surpreendentes, tornando os modelos muito simplistas. Alguns dos núcleos previstos pelos modelos, por exemplo, podem não se manter juntos o suficiente para existir.
Outras questões que os cientistas esperam responder incluem quão bem os isótopos mais estáveis são descritos pelos modelos atuais e como os elementos mais pesados que o ferro e o níquel (sendo os dois últimos os elementos mais pesados produzidos pela fusão nuclear nas estrelas) são formados através do decaimento beta radioativo. O decaimento beta ocorre quando um núcleo atômico absorve um nêutron ou quando um de seus nêutrons se torna um próton, tornando o núcleo instável.
Os cientistas acreditam que os elementos formados pelo decaimento beta são tipicamente produzidos como subprodutos de supernovas ou colisões de estrelas de nêutrons, mas até agora não foram capazes de verificar ou estudar que tipos de elementos são produzidos e em que proporções durante esses processos celestes . Mas o FRIB fornecerá uma maneira de finalmente testar essas suposições, como se seus aceleradores acelerassem isótopos individuais antes de esmagá-los em um alvo, permitindo que os cientistas simulem as colisões que ocorrem dentro de estrelas e supernovas.
Para produzir isótopos para estudo, os físicos selecionarão átomos de um elemento muito pesado, como o urânio, antes de retirar seus elétrons para transformá-los em íons. Em seguida, eles os lançarão por um cano de 1.476 pés de comprimento (450 metros) a mais da metade da velocidade da luz. No final do tubo, o feixe de íons atingirá uma roda de grafite, fragmentando-se em combinações menores de nêutron-próton, ou isótopos.
Ao direcionar esses isótopos recém-fabricados através de uma série de ímãs finamente ajustáveis, os físicos poderão selecionar cuidadosamente qual isótopo eles querem disparar em uma das salas experimentais da instalação para estudos adicionais. O FRIB acabará se juntando a outro destruidor de átomos, o mecanismo de US $ 3,27 bilhões para pesquisa de antiprótons e íons (FAIR) atualmente sendo construído em Darmstadt, Alemanha. O acelerador, com conclusão prevista para 2027, foi projetado para antimatéria assim como matériae será capaz de armazenar os núcleos que produz por períodos de tempo mais longos que o FRIB.
Publicado originalmente no Live Science.
Discussion about this post