Время полета нейтрона
 | |
| Текущие объекты по частицам и ядерному оборудованию | |
|---|---|
| БАК | Ускоряет протоны и тяжелые ионы |
| ЛАГЕРЬ | Ускоряет ионы |
| СПС | Ускоряет протоны и ионы |
| Промсвязьбанк | Ускоряет протоны |
| ПС | Ускоряет протоны или ионы |
| Линак 3 | Вводит тяжелые ионы в LEIR |
| Линак4 | Ускоряет ионы |
| ОБЪЯВЛЕНИЕ | Замедляет антипротоны |
| ЕЛЕНА | Замедляет антипротоны |
| ИЗОЛЬДА | Создает пучки радиоактивных ионов. |
| Врачи | Производит изотопы для медицинских целей |
Установка Neutron Time Of Flight ( n_TOF ) — это нейтронный спектрометр в ЦЕРН , целью которого является изучение нейтронно-ядерных взаимодействий в диапазоне кинетических энергий с использованием метода времени пролета . Исследования, проводимые на установке, имеют применение в ядерных технологиях и ядерной астрофизике . [1] Установка эксплуатируется в ЦЕРН с 2001 года по предложению бывшего генерального директора Карло Руббиа о создании источника нейтронов высокой интенсивности. [2] [3]
Фон
[ редактировать ]Время полета
[ редактировать ]Метод времени пролета полезен для изучения структуры ядра при высоких энергиях . Реакции, вызванные нейтронами, измеряются путем наблюдения за резонансами выходов реакций, в частности их сечений . Вероятности перехода ниже энергии, необходимой для удаления нейтрона из ядра (энергии отделения нейтрона), можно определить путем измерения спектров гамма-излучения, создаваемых распадающимися ядрами. Эта информация может быть использована для построения графиков резонансов , которые напрямую соответствуют ядерным уровням в распадающемся ядре. С увеличением массы ядер расстояние между ядерными уровнями уменьшается, т. е. плотность уровней увеличивается. Плотность уровней является важной величиной для расчетов скорости ядерных реакций и находит применение в астрофизических процессах. [1]
Ядерная астрофизика
[ редактировать ]Спектральный анализ света звезд используется для изучения элементного состава звезд, при этом большинство звезд располагаются вдоль главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рассела . Однако красные гиганты обладают большой светимостью , и их спектры позволяют предположить, что производство тяжелых элементов происходит внутри звезд. В звездах происходят два основных процесса: быстрый захват нейтронов (r-процесс) и медленный процесс захвата нейтронов ( s-процесс ). s-процесс вносит значительный вклад в содержание элементов в Красном Гиганте, от железа до свинца-висмута . Захват нейтрона и бета-распад происходят во время s-процесса и приводят к нуклеосинтезу (рождению новых атомных ядер) на богатой нейтронами стороне ядерной долины стабильности. Измерения нейтронного захвата используются для определения коэффициентов ветвления s-процесса, что обеспечивает понимание звездной эволюции и истории элементов звезд. [1] [4]
Ядерные технологии
[ редактировать ]Современная технология ядерного деления имеет ряд ограничений, в том числе низкую эффективность урана и высокий уровень образования ядерных отходов . Подкритические системы с приводом от ускорителя (ADS) и быстрые ядерные реакторы поколения IV — это два решения, которые могут уменьшить эти ограничения. Получение точных данных о нейтронах, особенно данных о поперечном сечении с высоким разрешением и высокой точностью, имеет важное значение для проектирования ядерных систем. [1]
Экспериментальная установка
[ редактировать ]
Установка n_TOF состоит из импульсного источника, а именно пучка протонов с энергией 20 ГэВ/c от протонного синхротрона (PS), падающего на свинцовую мишень. [1] [5] Используемая свинцовая мишень охлаждается жидким азотом , предварительно охлаждалась водой (до длительного отключения 2 ) и состоит из нескольких пластин. Объект также имеет горизонтальную траекторию полета 185 м, а также вертикальную траекторию полета 20 м, добавленную позже в процессе эксплуатации. Траектория полета обеспечивает высокое энергетическое разрешение, оптимизированное для измерений образцов с малой массой и малым поперечным сечением по вертикальной траектории полета. [5]
Нейтроны производятся, когда импульсный пучок протонов направляется на свинцовую мишень в результате реакций нейтронного расщепления . Из каждого протона выбрасывается около 300 нейтронов. Нейтроны после испускания замедляются сначала свинцовой мишенью, а затем пластиной, содержащей воду. Таким образом, существует широкий диапазон энергий нейтронов, поскольку нейтроны будут замедляться в разной степени, образуя спектр кинетических энергий от мэВ до ГэВ. Наконец, нейтроны коллимируются и выбрасываются по траектории полета, прежде чем они достигнут экспериментальной зоны. [6] [1]
В n_TOF используется калориметр полного поглощения (TAC), состоящий из 42 пятиугольных и гексагональных BaF 2 кристаллов , обеспечивающий полный охват телесного угла. [7] Детектор используется для измерения каскадов гамма-излучения, образующихся в результате реакций захвата нейтронов, и имеет почти 100% эффективность обнаружения этих реакций. [8] [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж "n_TOF - Установка времени пролета нейтронов в ЦЕРН" . ntof-exp.web.cern.ch . Проверено 22 августа 2023 г.
- ^ Патронис, Н.; Менгони, А.; Гула, С.; Аберл, О.; Олкейн, В.; Альтьери, С.; Амадуччи, С.; Анджеевский Дж.; Бабьяно-Суарес, В.; Бакак, М.; Балибреа Корреа, Дж.; Бельтрами, К.; Беннетт, С.; Бернард, AP; Бертумье, Э. (декабрь 2023 г.). «Отчет о состоянии объекта n_TOF после второго периода длительного отключения ЦЕРН» . Методы и инструменты EPJ . 10 (1): 1–10. doi : 10.1140/epjti/s40485-023-00100-w . hdl : 10481/84936 . ISSN 2195-7045 .
- ^ «Празднование 20-летия n_TOF» . ЦЕРН Курьер . 07.02.2022 . Проверено 22 августа 2023 г.
- ^ n_TOF Сотрудничество; Аббонданно, У.; Аэртс, Г.; Альварес-Веларде, Ф.; Альварес-Поль, Х.; Андриамонже, С.; Анджеевский Дж.; Бадурек, Г.; Бауманн, П.; Бечварж, Ф.; Бенльюр, Дж.; Бертумье, Э.; Кальвиньо, Ф.; Кано-Отт, Д.; Капоте, Р. (14 октября 2004 г.). «Измерение сечения нейтронного захвата $^{151}\mathrm{S}\mathrm{m}$ в времяпролетной установке нейтронов ЦЕРН (n_TOF)» . Письма о физических отзывах . 93 (16): 161103. doi : 10.1103/PhysRevLett.93.161103 . hdl : 11441/62694 . ПМИД 15524972 .
- ^ Jump up to: а б Стамати, Мария-Элиссо; Патронис, Николас; Бакак, Майкл; Амадуччи, Симона; Казановас Хосте, Адриа; Гарсия Инфантес, Франциско; Манна, Алиса; Менгони, Альберто; Павон Родригес, Хосе Антонио; Праена Родригес, Антонио Хавьер; Спельта, Микеле (17 октября 2022 г.). «Подготовка Фазы 4 объекта n_TOF/CERN» . HNPS Достижения в области ядерной физики . 28 : 109–111. дои : 10.12681/hnps.3610 . ISSN 2654-0088 .
- ^ «нТОФ | ЦЕРН» . дом.церн . Проверено 5 сентября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Герреро, К.; Аббонданно, У.; Аэртс, Г.; Альварес, Х.; Альварес-Веларде, Ф.; Андриамонже, С.; Анджеевский Дж.; Ассимакопулос, П.; Одуэн, Л.; Бадурек, Г.; Бауманн, П.; Бечварж, Ф.; Бертумье, Э.; Кальвиньо, Ф.; Кальвиани, М. (21 сентября 2009 г.). «Калориметр полного поглощения n_TOF для измерений захвата нейтронов в ЦЕРН» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 608 (3): 424–433. дои : 10.1016/j.nima.2009.07.025 . ISSN 0168-9002 .
- ^ Герреро, К.; Кано-Отт, Д.; Мендоса, Э.; Тайн, Дж.Л.; Алгора, А.; Бертумье, Э.; Колонна, Н.; Доминго-Пардо, К.; Гонсалес-Ромеро, Э.; Хайль, М.; Джордан, Д.; Кеппелер, Ф.; Лампудис, К.; Мартинес, Т.; Массими, К. (11 апреля 2012 г.). «Моделирование калориметра полного поглощения n_TOF методом Монте-Карло» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 671 : 108–117. дои : 10.1016/j.nima.2011.12.046 . ISSN 0168-9002 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Большой адронный коллайдер (БАК) | |
|---|---|
| Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) | |
| Суперпротонный синхротрон (СПС) | |
| Протонный синхротрон (ПС) | |
| Линейные ускорители | |
| Другие ускорители | |
| ИЗОЛЬДЕ объект | |
| Неускорительные эксперименты | |
| Будущие проекты | |
| Похожие статьи |
|
