Een van de grote vragen in de natuurkunde en scheikunde is:hoe zijn de zware elementen van ijzer tot uranium ontstaan? Het Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS) van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) wordt geüpgraded met nieuwe mogelijkheden om het antwoord op die vraag en vele andere te helpen vinden.

Van vijf DOE Office of Science gebruikersfaciliteiten in Argonne, ATLAS is de langstlevende. "Ingehuldigd in 1978, ATLAS verandert voortdurend en ontwikkelt nieuwe technologische ontwikkelingen en speelt in op nieuwe onderzoeksmogelijkheden, " zegt ATLAS-directeur Guy Savard. Het wordt nu uitgerust met een "N =126-fabriek, " gepland om later dit jaar online te gaan. Deze nieuwe mogelijkheid zal binnenkort bundels van zware atoomkernen produceren bestaande uit 126 neutronen. Dit wordt mogelijk gemaakt, gedeeltelijk, door de toevoeging van een cooler-buncher die de bundel koelt en omzet van continu naar gebundeld.

Gedurende vele decennia, ATLAS is een toonaangevende Amerikaanse faciliteit voor onderzoek naar nucleaire structuur geweest en is 's werelds toonaangevende faciliteit in het leveren van stabiele balken voor onderzoek naar nucleaire structuur en astrofysica. ATLAS kan stralen versnellen die zich over de elementen uitstrekken, van waterstof tot uranium, tot hoge energieën, dan verplettert het ze in doelen voor studies van verschillende nucleaire structuren.

Sinds haar oprichting, ATLAS heeft 's werelds meest vooraanstaande wetenschappers en ingenieurs samengebracht om enkele van de meest complexe wetenschappelijke problemen in de kernfysica en astrofysica op te lossen. Vooral, het is behulpzaam geweest bij het bepalen van de eigenschappen van atoomkernen, de kern van materie en de brandstof van sterren.

De komende N =126-fabriek zal bundels van atoomkernen genereren met een "magisch aantal" neutronen, 126. Zoals Savard uitlegt, "Natuurkunde heeft zeven magische getallen:2, 8, 20, 28, 50, 82 en 126. Atoomkernen met deze aantallen neutronen of protonen zijn uitzonderlijk stabiel. Deze stabiliteit maakt ze ideaal voor onderzoeksdoeleinden in het algemeen."

Wetenschappers van ATLAS zullen N =126 kernen genereren om een ​​heersende theorie van de astrofysica te testen - dat de snelle vangst van neutronen tijdens de explosie en ineenstorting van massieve sterren en de botsing van neutronensterren verantwoordelijk is voor de vorming van ongeveer de helft van de zware elementen van ijzer door uranium.

De N =126-fabriek zal een bundel die bestaat uit een xenon-isotoop met 82 neutronen versnellen tot een doelwit dat bestaat uit een platina-isotoop met 120 neutronen. De resulterende botsingen zullen neutronen van de xenonstraal overbrengen naar een platina-doelwit, waardoor isotopen met 126 neutronen en dicht bij dat aantal. De zeer zware neutronenrijke isotopen worden voor onderzoek naar proefstations geleid.

"De geplande studies bij ATLAS zullen de eerste gegevens opleveren over neutronenrijke isotopen met ongeveer 126 neutronen en zouden een cruciale rol moeten spelen bij het begrijpen van de vorming van zware elementen, de laatste fase in de evolutie van sterren, " zei Savard. "Deze en andere studies zullen ATLAS aan de grens van de wetenschap houden."

De architecten van de "N =126 fabriek" zijn onder meer Savard, evenals Maxime Brodeur (Universiteit van Notre Dame), Adrian Valverde (gezamenlijke afspraak met de Universiteit van Manitoba), Jason Clark (gezamenlijke afspraak met de Universiteit van Manitoba), Daniel Lascar (Northwestern University) en Russell Knaack (afdeling Natuurkunde van Argonne).

De auteurs hebben onlangs twee artikelen over dit onderwerp gepubliceerd in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, "De N =126-fabriek:een nieuwe faciliteit om zeer zware neutronenrijke isotopen te produceren" en "Een koeler-buncher voor de N =126-fabriek in het Argonne National Laboratory."