Grande acceleratore nazionale di ioni pesanti

Il Large National Heavy Ion Accelerator o GANIL è un centro di ricerca di fisica nucleare situato a Caen . Opera dal 1983 attorno ad un acceleratore di particelle composto da due ciclotroni isocroni posti in serie. Si tratta di un gruppo di interesse economico (GIE) formato tra l' IN2P3 del CNRS e l'IRFU della Direzione della Ricerca Fondamentale del CEA . Beneficia anche del sostegno della regione della Bassa Normandia , oggi regione della Normandia , nonché dell'Unione europea .

GANIL offre un'ampia gamma di accelerata ione fasci , da carbonio a uranio , in particolare permettendo la creazione e l'accelerazione di nuclei esotici . Le sue caratteristiche sono state ampliate dal progetto SPIRAL (avviato nel 2001 ). Accanto al GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research (GSI) di RIKEN , il National Superconducting Cyclotron Laboratory  (en) (NSCL) dell'Università del Michigan o dell'ISOLDE al CERN , è uno dei più grandi laboratori al mondo per la ricerca con fasci ionici, fisica atomica e nucleare, radioterapia, fisica dei materiali e astrofisica.

Storico

Il progetto per la costruzione di un acceleratore iniziò nel 1973. La costruzione del laboratorio fu accettata nel 1975 e il primo esperimento con un fascio di ioni pesanti accelerato (fascio di argon ) fu condotto nel 1983. Il graduale aumento di energia e potenza dei fasci di ioni disponibile a Ganil ha aperto a metà degli anni '90 un nuovo campo di studio sulle proprietà dei cosiddetti nuclei "esotici" perché non esistono sulla Terra nel loro stato naturale. Nel 2001 è stato messo in servizio un nuovo dispositivo per la produzione di ioni esotici: l' installazione SPIRAL . La costruzione di un nuovo impianto denominato “  SPIRAL2  ” è stata ufficialmente decisa nel 2006. La sua prima fase dovrebbe essere operativa alla fine del 2015.

Spirale2

Il progetto Spiral2 mira a dotare Ganil nella sua prima fase di un nuovo acceleratore che fornisce particelle di luce ad altissima intensità e fasci di ioni stabili. La conversione dei primi in neutroni consentirà di studiare la materia utilizzando una nuova sonda: i fasci di neutroni. Gli ioni pesanti accelerati verranno utilizzati per produrre nuovi nuclei esotici nelle reazioni di fusione nucleare. L'attrezzatura è stata inaugurata dal Presidente della Repubblica , François Hollande , il3 novembre 2016.

Temi di ricerca

I fasci ionici altamente energetici di Ganil forniscono radiazioni molto penetranti. Sono utilizzati nella fisica dei materiali e nella radiobiologia per studiare l'influenza di questa radiazione sulla materia (fisica atomica e dei materiali) e sugli esseri viventi (radiobiologia).

Accelerati a una maggiore energia, questi fasci ionici vengono utilizzati per studiare il nucleo atomico e le forze fondamentali che agiscono al suo interno. La produzione di nuclei esotici nelle reazioni di collisione nucleare consente in particolare di comprendere meglio come i nuclei vengono sintetizzati nelle stelle e come interagiscono tra loro i nucleoni che costituiscono il nucleo atomico.

Nel 2011, i fasci ionici di Ganil sono stati utilizzati da circa 550 ricercatori in tutto il mondo.

Operazione

I fasci ionici ganil sono prodotti da due sorgenti ioniche indipendenti utilizzando una bombola di gas (argon, xenon, ossigeno,  ecc. ) O una polvere solida (ferro, nichel, uranio,  ecc. ) Che verrà sublimata ed effusa in un plasma. Gli ioni così prodotti vengono poi accelerati da un primo ciclotrone denominato “C0” (rispettivamente C01 e C02). In uscita, gli ioni hanno un'energia dell'ordine di MeV per nucleone e possono essere diretti alla linea di irradiazione a bassa energia IRRSUD dove si svolgono esperimenti di fisica interdisciplinare. Altrimenti, vengono iniettati in un primo ciclotrone con settori separati (CSS1) che li porta a un'energia di uscita dell'ordine di dieci MeV per nucleone. Passano quindi attraverso un pelapatate che permette di estrarre un certo numero di elettroni dagli ioni e di migliorare così le future accelerazioni. A questo punto, possono essere inviati alla PMI a medio rendimento energetico o continuare il loro viaggio nell'acceleratore. Quindi entrano in un secondo ciclotrone identico al primo, CSS2, ed escono con un'energia di circa cento MeV per nucleone. Vengono quindi inviati alla lisca di pesce che distribuisce il fascio nelle diverse camere sperimentali. Il Ganil permette così di avere in parallelo un fascio di alta energia (C0 + CSS1 + CSS2), un fascio di media energia (C0 + CSS1) imposto da alta energia e un fascio di bassa energia (C0) indipendente dagli altri grazie al seconda sorgente ionica.

Inoltre, Ganil ha anche un secondo acceleratore a bassissima energia, ARIBE (Acceleratore per la ricerca con ioni a bassa energia). Consiste in una semplice sorgente ECR in grado di produrre fasci di gas fino a energie di 500  keV .

I fisici che lavorano in Ganil scelgono la linea che li interessa in base a diversi criteri. Un fisico nucleare sarà interessato a linee ad alta energia di grande intensità per poter, ad esempio, produrre nuclei esotici mentre un fisico dei materiali sceglierà la linea in base al tipo di deposito di energia che desidera avere, elettronico (alta energia) o nucleare (bassa energia).

Scoperte fatte a Ganil

Diversi elementi sono stati sintetizzati utilizzando l'acceleratore Ganil. Tra le scoperte più importanti, possiamo notare:

• la creazione di nuclei di unbinilium e unbiquadium nel 2008;
• creare nuclei doppiamente magici come nichel 48 o stagno 100 insieme a GSI  ;
• la creazione di nuclei di idrogeno 7 ricchi di ultra neutroni  ;
• la scoperta della radioattività dei 2 protoni che porta all'emissione simultanea di due protoni .

Notevoli ricercatori

Nel 2015, Ganil ha venticinque fisici permanenti, alcuni dei quali hanno ottenuto una distinzione nazionale. Tra questi possiamo citare Denis Lacroix che ha ricevuto la medaglia di bronzo del CNRS nel 2001 mentre era di stanza all'LPC Caen , così come Olivier Sorlin che ha ricevuto la medaglia d'argento del CNRS nel 2010. Sydney Galès, che è stato direttore di Ganil dal 2005 al 2011 , ha anche ricevuto numerosi riconoscimenti scientifici e onorifici.

Note e riferimenti

1. PN Ostroumov, Acceleratori di fisica nucleare - Prospettive degli acceleratori per la fisica nucleare , diapositiva 21, 12 giugno 2013
2. "  Un nuovissimo acceleratore di particelle inaugurato a Caen  " , su www.sciencesetavenir.fr/ ,4 novembre 2016(visitato il 21 novembre 2016 ) .
3. Documento strategico scientifico Ganil / Spiral2 , p.  4 , 19 dicembre 2012
4. Comunicato stampa , "Nuovi nuclei di atomi super pesanti a Ganil", CNRS
5. M. Morjean, Fission Time Measurement: A new Probe into Superheavy Element Stability , Physical Review Letters , 101, 072701, 2008
6. Comunicato stampa del CNRS , "Una prima mondiale: la scoperta del nichel 48 a Ganil"
7. Nuclei esotici e fasci radioattivi
8. Comunicato stampa [PDF] , "Scoperta dell'idrogeno 7, il sistema nucleare più esotico mai osservato", 19 novembre 2007
9. Comunicato stampa [PDF] , "Radioattività di due protoni osservata per la prima volta direttamente a Ganil".
10. Medaglie di bronzo 2001 , CNRS
11. Medaglie d'argento 2010 , CNRS

Articoli Correlati

• GSI
• CERN / ISOLDE
• RIKEN
• Ganil / SPIRAL

link esterno

• Sito web del laboratorio .