эксперимент ВИТО
| Список экспериментальных установок ISOLDE | |
|---|---|
| COLLAPS , CRIS , EC-SLI , IDS , ISS , ISOLTRAP , LUCRECIA , Miniball , MIRACLS , SEC , VITO , WISArD | |
| Другие удобства | |
| Врачи | Медицинские изотопы, собранные из ISOLDE |
| 508 | Лаборатория физики твердого тела |
по методу универсальной ионной поляризации ( VITO ) Онлайн -эксперимент представляет собой постоянную экспериментальную установку, расположенную на установке ISOLDE в ЦЕРН и имеющую форму лучевой линии . Целью проекта является проведение широкого спектра исследований с использованием спин-поляризованных короткоживущих атомных ядер . VITO использует лазерный свет с круговой поляризацией для получения поляризованных радиоактивных лучей различных изотопов, доставляемых ISOLDE. Они уже использовались для исследований слабых взаимодействий , биологических исследований, а в последнее время и ядерной структуры . исследований [1] [2] Линия луча расположена на месте бывшей линии луча сверхвысокого вакуума (СВВ), на которой размещен ASPIC. [3]
Настройка линии луча
[ редактировать ]Пучки радиоактивных ионов (RIB) производятся на установке ISOLDE с использованием пучка протонов высокой энергии из протон-синхротронного ускорителя (PSB), падающего на мишень. В результате взаимодействия луча и мишени образуются радиоактивные вещества, которые извлекаются путем термодиффузии при нагревании мишени. [4] Затем пучок радиоактивных ионов разделяется по массовому числу одним из двух масс-сепараторов на объекте. [5] Полученный низкоэнергетический луч доставляется на различные экспериментальные станции. [6]
Канал VITO является модульным. Первая часть является общей для всех проектов и посвящена поляризации атомов посредством оптической накачки лазерным светом с круговой поляризацией. Однозарядный ионный пучок короткоживущих изотопов от ISOLDE (RIB) настраивается по доплеровскому принципу в резонанс с лазерным светом, генерируемым перестраиваемым лазером непрерывного действия . Затем луч может быть нейтрализован, прежде чем он достигнет участка длиной 1,5 м, на котором пучок ионов или атомов перекрывается с лазером, и они взаимодействуют много раз (происходит много циклов возбуждения -распада), что приводит к поляризации атомов . вращается . [2]
Затем поляризованный луч транспортируется в одну из установок, которую можно разместить за линией поляризации. На этом этапе поляризованный луч имплантируется в твердый или жидкий материал. Сильное магнитное поле, окружающее образец, позволяет поддерживать поляризацию ядерного спина в течение десятков миллисекунд или секунд за счет разделения электрона и ядерного спина. В этих условиях степень спиновой поляризации и ее изменения можно чрезвычайно эффективно контролировать, наблюдая пространственную асимметрию в испускании бета-частиц распадающимися короткоживущими ядрами. [7] Это возможно, поскольку слабое взаимодействие, ответственное за бета-распад, не сохраняет четность . Всего лишь нескольких тысяч распадов может быть достаточно, чтобы записать хороший сигнал.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)
[ редактировать ]Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — это метод, который предоставляет информацию об окружении ядра на основе расчетов, основанных на сдвиге ларморовской частоты или времени релаксации . β-ЯМР представляет собой модификацию этого базового метода, использующую идею о том, что бета-распад поляризованных радиоактивных ядер является анизотропным (направленным) в космосе. Резонансы бета-распада , обнаруживаются как изменение асимметрии что дает ему гораздо более высокую мощность сигнала , чем обычный ЯМР (до 10 порядков). [8]
Результаты
[ редактировать ]Один из первых экспериментов с использованием поляризованных пучков в ВИТО был посвящен поляризации зеркально-ядра аргона-35. Научную мотивацию для этого проекта обеспечили исследования слабых взаимодействий и определение матричного элемента Vud в матрице смешивания кварков CKM . [9] [10]
Следующая, постепенно модернизируемая установка основана на магните сильного поля, жидких образцах и радиочастотном возбуждении. Целью является разработка метода бета-детектируемого ядерного магнитного резонанса (β-ЯМР) для исследования взаимодействия ионов металлов с биомолекулами в жидкостях. [11] [12]
Самые последние исследования в VITO касаются определения спинов и четностей в возбужденных ядерных состояниях, заселенных в результате бета-распада. В данном случае установка состоит из твердого образца, окруженного компактным магнитом, позволяющим гамма-излучению и нейтронам достигать установки спектроскопии распада . [13]
Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «ВИТО | ИЗОЛЬДА» . isolde.cern . Проверено 14 августа 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ковальска, М; Ашенбреннер, П; Барановский, М; Бисселл, ML; Джинс, Вт; Хардинг, Р.Д.; Хейлен, Х; Нейенс, Г; Паллада, С; Северийнс, Н; Фельтен, доктор философии; Вальчак, М; Вингольц, Ф; Сюй, З.Ы.; Ян, XF (01 августа 2017 г.). «Новая линия поляризации лазера на установке ISOLDE» (PDF) . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 44 (8): 084005. Бибкод : 2017JPhG...44h4005K . дои : 10.1088/1361-6471/aa77d7 . ISSN 0954-3899 . S2CID 126306945 .
- ^ Стачура, Моника; Карл, Джонстон; и др. (14 января 2015 г.). «Настройка VITO: отчет о состоянии» (PDF) . ISOLDE и Комитет по нейтронным времяпролетным экспериментам .
- ^ Перяярви, К.; Бергманн, Калифорнийский университет; Федосеев В.Н.; Жуане, А.; Кестер, У.; Лау, К.; Леттри, Дж.; Равн, Х.; Сантана-Лейтнер, М. (1 мая 2003 г.). «Исследование свойств релиза мишеней ISOLDE» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 14-я Международная конференция по электромагнитным сепараторам изотопов и методам их применения. 204 : 272–277. Бибкод : 2003НИМПБ.204..272П . дои : 10.1016/S0168-583X(02)01924-9 . ISSN 0168-583X . S2CID 97103894 .
- ^ «Онлайн-проект сепаратора изотопов ISOLDE» . ЦЕРН Курьер . 7 (2): 22–27. Февраль 1967 года . Проверено 26 августа 2019 г.
- ^ «ИЗОЛЬДА» . ЦЕРН . 21 июля 2023 г. Проверено 15 августа 2023 г.
- ^ Ковальска, Магдалена (2006). Свойства основного состояния нейтронно-богатых изотопов Mg (Диссертация). Университет Иоганна Гутенберга в Майнце. doi : 10.25358/openscience-4152 .
- ^ «Бета ЯМР» . Бекола . Проверено 14 августа 2023 г.
- ^ Джинс, В.; Хардинг, Р.Д.; Барановский, М.; Бисселл, ML; Гарсия Руис, РФ; Ковальска, М.; Нейенс, Г.; Паллада, С.; Северийнс, Н.; Фельтен, доктор философии; Винхольц, Ф.; Сюй, З.Ы.; Ян, XF; Закуцкий, Д. (01 мая 2019 г.). «Новая линия лазерной спин-поляризации в ISOLDE» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 925 : 24–32. arXiv : 1809.04385 . Бибкод : 2019NIMPA.925...24G . дои : 10.1016/j.nima.2019.01.082 . ISSN 0168-9002 . S2CID 119083745 .
- ^ Джинс, Воутер (январь 2019 г.). «Разработка специального канала лазерной поляризации для ISOLDE-CERN» (PDF) . Ку Левен .
- ^ Ковальска, Магдалена (31 мая 2017 г.). «Взаимодействие ионов Na со структурами G-квадруплекса ДНК, изученное непосредственно методом бета-ЯМР-спектроскопии Na» . ISOLDE и Комитет по нейтронным времяпролетным экспериментам .
- ^ Карг, Беатрис; Ковальска, Магдалена (4 января 2022 г.). «Жидкостный β-ЯМР исследование взаимодействия катионов Na и K со структурами G-квадруплекса ДНК» . ISOLDE и Комитет по нейтронным времяпролетным экспериментам .
- ^ Мадурга, Мигель; Пирса-Силковска, Моника (11 января 2023 г.). «Спектроскопия β-распада с лазерно-поляризованными пучками нейтронно-богатых изотопов калия» . ISOLDE и Комитет по нейтронным времяпролетным экспериментам .
| 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 |
|
