SPIRAL2, een nieuwe generatie deeltjesversnellers voor de exploratie van de kernkaart

Aan de “Grand Accélérateur National d’Ion Lourds –GANIL” in Caen, Frankrijk, wordt in het kader van het SPIRAL 2 project, één van de krachtigste zware ionenversnellers ter wereld gebouwd. Hiermee zullen nieuwe kortlevende radioactieve isotopen geproduceerd en bestudeerd kunnen worden waardoor we de fundamentele wisselwerking tussen de bouwstenen van het atoom in kaart kunnen brengen. Deze combinatie laat toe om unieke delen van de kernkaart die tot hiertoe slecht sporadisch geëxploreerd werden te onderzoeken; van de lichtste tot en met de zwaarste elementen in de tabel van Mendelejev.

Met komst van het internationale SPIRAL 2 project, dat op de Europese ESFRI lijst staat van pan-Europese grote onderzoeksinstallaties  worden de mogelijkheden van GANIL, dat sinds 1983 operationeel is, enorm uitgebreid. Eerste radioactieve bundels worden in 2015 verwacht.

Technieken

Met een nieuwe lineaire versneller van SPIRAL 2 zal de bundelintensiteit van GANIL minstens met een factor 10 verhoogd worden. Met behulp van de Big Science – FWO Vlaanderen financiering zullen nieuwe technieken ontwikkeld worden om drie van de vier fundamentele interacties in atomen te bestuderen. In eerste instantie zullen kort levende radioactieve isotopen aangemaakt worden door de atomen in de bundel te fusioneren met atomen in een trefschijf. Door de botsing vliegen de reactie producten uit de trefschijf . Vervolgens worden ze gestopt en geneutraliseerd in een cel gevuld met argon of helium gas. Met behulp van laserlicht worden de atomen geïoniseerd en getransporteerd naar verschillende detectieopstellingen. Het gebruik van lasers laat toe om de banen van de elektronen heel precies in kaart te brengen. Dit levert informatie over o.a. de ladingsstraal van de atoomkern. Daarnaast worden nieuwe detectietechnieken ontwikkeld worden om via radioactief verval de fundamentele interacties in detail te observeren en om kernreacties op te meten.

Onderzoek

Een zoektocht naar het einde van de tabel van Mendelejev vormt een belangrijk onderdeel van het project. Het bestaan van de zwaarste elementen wordt bepaald door een subtiele wisselwerking tussen het individuele en het collectieve gedrag van de protonen en neutronen in de atoomkern. Met de geplande laser spectroscopische metingen kunnen we bijvoorbeeld de vorm van deze atoomkernen bepalen en vergelijken met de meest geavanceerde theoretische beschrijvingen. Verder zullen we precisie metingen uitvoeren van het verval van specifieke radioactieve kernen om nieuwe aspecten van de fundamentele wisselwerking te bestuderen. Tenslotte zullen de nieuwe mogelijkheden van GANIL ons toelaten om sleutel kernreacties op te meten die voorspelde maar tot hiertoe niet geobserveerde correlaties tussen de bouwstenen van de atoomkern aan het licht moeten brengen.

Onderzoeksgroepen van de universiteiten van Gent en Leuven nemen deel aan het SPIRAL2 project. Dit zijn experimentele (nucleaire en atoom fysica; KU Leuven) en theoretische groepen (kernfysica; UGent).

Contact

Prof. Piet Van Duppen, Nuclear Spectroscopy Group, KU Leuven: piet.vanduppen@fys.kuleuven.be

Links