Uma das grandes questões da física e da química é, como foram criados os elementos pesados ​​do ferro ao urânio? O Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS) no Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) está sendo atualizado com novos recursos para ajudar a encontrar a resposta para essa pergunta e muitas outras.

Das cinco instalações de usuários do DOE Office of Science em Argonne, ATLAS tem vida mais longa. “Inaugurado em 1978, O ATLAS está sempre mudando e desenvolvendo novos avanços tecnológicos e respondendo às oportunidades de pesquisa emergentes, "diz o diretor da ATLAS, Guy Savard. Agora está sendo equipado com uma" fábrica N =126, "programado para entrar em operação no final deste ano. Esta nova capacidade em breve produzirá feixes de núcleos atômicos pesados ​​consistindo de 126 nêutrons. Isso é possível, em parte, pela adição de um cooler-buncher que resfria o feixe e o converte de contínuo em agrupado.

Por muitas décadas, ATLAS tem sido uma instalação líder nos EUA para pesquisa de estrutura nuclear e é a instalação líder mundial no fornecimento de feixes estáveis ​​para pesquisa de estrutura nuclear e astrofísica. O ATLAS pode acelerar os feixes que cruzam os elementos, do hidrogênio ao urânio, para altas energias, então, ele os transforma em alvos para estudos de várias estruturas nucleares.

Desde a sua criação, ATLAS reuniu os principais cientistas e engenheiros do mundo para resolver alguns dos problemas científicos mais complexos em física nuclear e astrofísica. Em particular, tem sido fundamental para determinar as propriedades dos núcleos atômicos, o núcleo da matéria e o combustível das estrelas.

A próxima fábrica N =126 gerará feixes de núcleos atômicos com um "número mágico" de nêutrons, 126. Como Savard explica, "A física tem sete números mágicos:2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126. Os núcleos atômicos com esse número de nêutrons ou prótons são excepcionalmente estáveis. Essa estabilidade os torna ideais para fins de pesquisa em geral. "

Os cientistas da ATLAS estarão gerando N =126 núcleos para testar uma teoria reinante da astrofísica - que a rápida captura de nêutrons durante a explosão e colapso de estrelas massivas e a colisão de estrelas de nêutrons é responsável pela formação de cerca de metade dos elementos pesados ​​de ferro através do urânio.

A fábrica N =126 estará acelerando um feixe composto de um isótopo de xenônio com 82 nêutrons em um alvo composto de um isótopo de platina com 120 nêutrons. As colisões resultantes irão transferir nêutrons do feixe de xenônio para um alvo de platina, produzindo isótopos com 126 nêutrons e perto dessa quantidade. Os isótopos ricos em nêutrons muito pesados ​​são direcionados a estações experimentais para estudo.

"Os estudos planejados no ATLAS fornecerão os primeiros dados sobre isótopos ricos em nêutrons com cerca de 126 nêutrons e devem desempenhar um papel crítico na compreensão da formação de elementos pesados, o último estágio na evolução das estrelas, "disse Savard." Estes e outros estudos manterão o ATLAS na fronteira da ciência. "

Os arquitetos da "fábrica N =126" incluem Savard, bem como Maxime Brodeur (University of Notre Dame), Adrian Valverde (nomeação conjunta com a Universidade de Manitoba), Jason Clark (nomeação conjunta com a Universidade de Manitoba), Daniel Lascar (Northwestern University) e Russell Knaack (divisão de Física de Argonne).

Os autores publicaram recentemente dois artigos sobre o assunto em Instrumentos Nucleares e Métodos em Pesquisa de Física B, "A fábrica N =126:uma nova instalação para produzir isótopos ricos em nêutrons muito pesados" e "Um refrigerador para a fábrica N =126 no laboratório nacional de Argonne."