Столь точного инструмента еще не существовало. Физики запустили прибор для детального картирования атомных ядер

Система детектирования гамма-излучения GRETA только что выполнила первые рабочие измерения на базе Мичиганского университета в составе установки для получения пучков редких изотопов FRIB. В ходе начального тестирования прибор полностью подтвердил проектные характеристики.

Об этом пишет Interesting Engineering.

GRETA улавливает гамма-лучи, возникающие при столкновении и распаде атомных ядер, — это позволяет ученым буквально заглянуть внутрь атомного ядра и увидеть силы, удерживающие его вместе.

В отличие от традиционных спектрометров, фиксирующих лишь суммарную энергию фотона в одном блоке детектора, новый прибор работает совершенно иначе. Теперь специальные кристаллы из особо чистого германия и сегментированные электрические контакты позволяют аппаратуре вычислять точные трехмерные координаты точки попадания фотона.

Благодаря этому слабые сигналы удается отделить от фонового шума, что критически важно для исследования редких короткоживущих изотопов.

Руководитель проекта Пол Фэллон, директор отдела ядерной физики Berkeley Lab, пояснил цель предстоящих испытаний: исследователи хотят проверить чувствительность GRETA к самым слабым гамма-переходам, чтобы сравнить его эффективность с детекторами предыдущих поколений.

Тестирование подтвердило: синхронизация и энергетическое разрешение системы полностью соответствуют результатам компьютерного моделирования. Для проверки калибровки ученые направили пучок легких ядер на неподвижную мишень — в результате столкновений образовывались возбужденные составные ядра, распадавшиеся с испусканием серии гамма-квантов. Теперь, после завершения этапа характеризации, установка переходит в режим штатной эксплуатации в качестве основного инструмента FRIB.

Данные, собранные GRETA, помогут продвинуться сразу в трех направлениях. Во-первых, физики смогут определить границы стабильности ядра — сколько протонов и нейтронов оно способно удерживать, прежде чем распасться.

Во-вторых, прибор позволит проследить пути распада, подобные реакциям внутри звезд, и понять, как формируются тяжелые элементы во время взрывов сверхновых и столкновений нейтронных звезд. В-третьих, инженеры смогут проверить фундаментальные физические законы, анализируя отклонения в процессах субатомного распада.