Po desetiletích čekání byl 2. května v Michiganu slavnostně otevřen urychlovač za 942 milionů dolarů (v přepočtu asi 23 miliard korun). Experimenty na něm by měly zmapovat neprobádané oblasti krajiny exotických atomových jader a prozkoumat, jak hvězdy a výbuchy supernov vytvářejí většinu prvků ve vesmíru.
„Tento projekt je splněním snu celé komunity jaderných fyziků,“ řekla odbornému časopisu Nature jaderná fyzička Ani Aprahamianová.
Urychlovač se jmenuje Zařízení pro vzácné izotopové svazky (FRIB) a funguje na Michiganské státní univerzitě. Většinu financí na něj poskytlo americké ministerstvo energetiky. Má nahradit starší urychlovač Národní supravodivá cyklotronová laboratoř (NSCL) na stejném místě. Výstavba FRIB začala v roce 2014 a byla dokončena koncem loňského roku.
Jaderní fyzici desítky let usilovali o zařízení, které by mělo takový výkon a dokázalo by produkovat vzácné izotopy řádově rychleji, než je to možné v NSCL a podobných urychlovačích po celém světě. První návrhy na takové zařízení se objevily už na konci osmdesátých let dvacátého století, ale víc než deset let trvaly diskuze o tom, zda má tento nástroj dostatečný smysl.
Tunel alchymie
Atomy uranu nebo jiných prvků zde budou vědci vystřelovat do téměř půl kilometru dlouhého tunelu zahnutého tak, aby se vešel do 150metrové haly. Na konci paprsek částic narazí na grafitové kolo, které se nepřetržitě otáčí, aby nedošlo k přehřátí některého konkrétního místa. Většina jader projde grafitem, ale část se srazí s jádry uhlíku. A to způsobí, že se jádra uranu rozpadnou na menší kombinace protonů a neutronů, z nichž každé je jádrem jiného prvku a izotopu.
Tento svazek různorodých jader pak fyzici rozdělí na jednotlivé izotopy – každý z nich se pak bude zkoumat v jedné z mnoha experimentálních hal.
Informací o izotopech je stále málo. Jsou to vlastně různé varianty jednoho prvku, které se sice z fyzikální stránky liší jen málo, ale mohou mít značně jiné vlastnosti.
Například izotop vodíku jménem tritium je slabým zářičem – díky tomu není nebezpečný, ale dá se využívat jako zdroj světla, například v cifernících hodinek, mířidlech zbraní nebo u nouzového osvětlení. Tyto unikátní vlastnosti ale věda zatím neumí spolehlivě předpovídat. Zjistí se, až když se daný izotop podaří vytvořit.
Hranice poznání jsou v tomto oboru velmi omezené, současné modely totiž nejenže nepředpovídají kvalitně vlastnosti izotopu, ale ani to, jestli vůbec může vzniknout nebo jak dokáže existovat.
A právě FRIB by v tom mohl vědě pomoci. Bude totiž schopný syntetizovat stovky zatím nepozorovaných izotopů a popsat řadu jejich vlastností. V základním výzkumu tím pomůže nejen lépe poznat tuto část fyziky a pomoci třeba vytvořit spolehlivější předpovědní modely, ale vědci se těší i na výsledky praktické.
Některé izotopy totiž mohou mít vlastnosti, které si zatím ani věda neumí představit – daly by se možná využívat v energetice, pro vývoj nových materiálů či léčiv.
