Onderzoekers van de Technische Universiteit van München (TUM) en Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) hebben een nieuw hoofdstuk geopend in hun langdurige samenwerking op het gebied van het genereren van ultrakoude neutronen (UCN). Een tweede bron van ultrakoude neutronen is onlangs geïnstalleerd in de TRIGA-onderzoeksreactor in Mainz. Bij de eerste testen deze bron heeft uitstekende resultaten opgeleverd. Neutronen zijn de neutrale deeltjes die deel uitmaken van de atoomkern. In ongebonden vorm, als zogenaamde vrije neutronen, ze zijn onstabiel en vervallen snel. Experimenten met ultrakoude neutronen zijn van bijzonder belang voor fundamenteel onderzoek in de natuurkunde, met name op het gebied van kosmologie en deeltjesfysica. Voor dit doeleinde, vrije neutronen worden gekoeld tot zeer lage temperaturen, hun beweging vertragen tot een niveau waarop ze in speciale containers kunnen worden bewaard.

De eerste bron van ultrakoude neutronen werd in 2006 in Mainz opgericht in een gezamenlijk project met TUM. Op basis van de ervaring die met dit systeem is opgedaan, op bundelbuis D van de TRIGA-reactor in Mainz werd een geoptimaliseerde bron geïnstalleerd in het kader van het Cluster of Excellence "Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA). Deze bron wordt ook beschikbaar gesteld aan externe gebruikers en wordt gebruikt voor taken zoals het meten van de halfwaardetijd van een vrij neutron. Deze bron wordt voornamelijk gebruikt in pulsmodus.

Afgelopen winter, wetenschappers uit München en Mainz installeerden een tweede neutronenbron op bundelbuis C. De componenten werden gebouwd bij TUM, vervolgens vervoerd naar Mainz, en binnen zeven dagen geïnstalleerd. "We hebben de afgelopen jaren heel veel geleerd en hebben de ionenbron op bundelbuis C gereconstrueerd om deze te verbeteren, " zei Dr. Andreas Frei van de Research Neutron Source Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) bij TUM, die al sinds het begin in 2006 aan het project deelneemt.

De wetenschappers uit München gebruiken de resultaten van de tests en de ervaring die is opgedaan met het systeem in Mainz om een ​​hoogrenderende bron te ontwerpen voor de FRM II in Garching die werkt op een reactorvermogen van 20 megawatt. "We testen hier afzonderlijke componenten en zullen de verzamelde gegevens gebruiken om materialen te ontwikkelen voor onze toekomstige bronfaciliteit, ", legt professor Stephan Paul van de TUM uit. De geplande faciliteit zal worden gebruikt om fundamentele aspecten van de eigenschappen van het neutron te onderzoeken.

"Onze nieuwe UCN-bron levert uitstekende resultaten, en samen met onze collega's van TUM zijn we erg blij dat de installatie in zo'n korte tijd is afgerond, ", voegde professor Tobias Reich van de Johannes Gutenberg-universiteit Mainz toe. "We verwachten in de toekomst nieuwe inzichten te krijgen in manieren waarop we een dergelijke bron van ultrakoude neutronen verder kunnen upgraden." Er zal ook toegang worden verleend tot het apparaat op bundelbuis C aan andere onderzoeksteams in de komende jaren.De bron genereert zowel ultrakoude als koude neutronen, die kan worden gebruikt, bijvoorbeeld, voor bouwkundige onderzoeken.