Franța inaugurează acceleratorul de particule SPIRAL2 cu care va încerca să descifreze originile nucleelor atomice

Un nou accelerator de particule, SPIRAL2, este lansat joi la Caen, Franța, cu obiectivul de a afla care sunt originile nucleelor atomice pentru a descifra secretele materiei și ale existenței, conform unor materiale publicate de AFP și de RFI, preluat de AGERPRES.

După ce o lungă perioadă de timp s-a crezut că atomii sunt cele mai mici părți (indivizibile) ale materiei, în prezent se știe că aceștia sunt formați din electroni care orbitează în jurul unui nucleu atomic ce este compus, la rândul său, din protoni și neutroni. Însă de unde provin aceste nuclee și cum se formează ele? Ce forțe le guvernează comportamentul? Acestea sunt întrebările la care oamenii de știință speră să primească răspuns în urma experimentelor ce vor fi desfășurate în cadrul acceleratorului de particule SPIRAL2.

Nucleul atomic a fost descoperit în 1911, iar părțile sale constitutive după aproape 20 de ani. După atâta timp, oamenii de știință cunosc încă foarte puține lucruri despre aceste nuclee care sunt de aproximativ 10.000 de ori mai mici decât atomii din care fac parte. Conform unei analogii, dacă o catedrală este un atom, atunci nucleul acestui atom are dimensiunile comparabile cu ale unei muște aflate în centrul catedralei. Densitatea unui astfel de nucleu, raportată la densitatea întregului atom este însă cu totul remarcabilă: ca și când "musca" ar avea 99,9% din masa întregii "catedrale".

Pentru a studia aceste părți componente ale atomilor, în cadrul experimentelor derulate prin acceleratorul de particule SPIRAL2, un proiect cu un buget de 138 de milioane de euro, vor fi sintetizate și examinate așa-numitele nuclee "exotice", instabile, ce se formează în furnalele nucleare stelare și nu se găsesc în mod natural pe Pământ, dar care pot fi obținute și în mod artificial în acceleratoare de particule.

"Vrem să înțelegem modul în care aceste părți fundamentale ale materiei sunt produse în condițiile de temperatură și presiune extreme din interiorul stelelor", a precizat Jean-Charles Thomas, cercetător la institutul francez CNRS.

Pentru a obține astfel de particule, oamenii de știință vor accelera unde dense formate din ioni de-a lungul unui tunel de 40 de metri, aflat la aproximativ 10 metri în subteran. "Vom recrea ceea ce se întâmplă în interiorul stelelor în laboratorul nostru", a adăugat el.

Aceste unde se vor lovi de o suprafață țintă la viteze relativistice, ionii din care sunt formate fiind dezintegrați în particule subatomice, inclusiv nuclee, dintre care unele exotice, care nu au fost niciodată observate în stare naturală, pe Pământ.

Prin astfel de experimente oamenii de știință vor încerca să explice de ce nuclee diferite au rapoarte proton:neutron diferite. Un astfel de raport între protonii și neutronii unui nucleu determină sarcina electrică a unui atom și cărui element chimic îi va aparține acesta.

Pe Pământ, nucleele atomice ce pot fi găsite în mod natural variază de la cel mai ușor — hidrogenul cu un singur proton — până la cel mai greu — uraniul cu 92 de protoni.

"SPIRAL2 ne va oferi acces la o întreagă gamă de experimente cu nuclee atomice exotice, experimente ce au fost imposibile până acum", conform unui comunicat publicat pe site-ul proiectului.

Undele de ioni accelerate în cadrul experimentelor ce vor fi derulate prin SPIRAL2 vor fi de 10 până la 100 de ori mai dense decât cele folosite în experimentele de la oricare dintre acceleratoarele de particule existente, în încercarea de a "produce" cât mai multe nuclee exotice. Oamenii de știință sunt de părere că pot exista aproximativ 8.000 de tipuri de nuclee exotice, dintre care doar circa 2.900 au fost observate până în prezent.

Printre altele, transpuse în practică, rezultatele experimentelor desfășurate prin intermediul SPIRAL2 ar putea deschide noi orizonturi în domenii diferite dar de maximă importanță, așa cum sunt oncologia sau energia nucleară.

"Sperăm să producem nuclee radioactive capabile să emită radiații foarte puternice însă localizate" pentru tratamente oncologice, a explicat Herve Savajols, coordonatorul științific al proiectului. Astfel de nanoparticule pot fi injectate pacienților care suferă de cancer și vor emite radiații doar atunci când ajung la țesutul tumoral, fiind complet inofensive pentru țesuturile sănătoase înconjurătoare.

Experimentele derulate la Caen ar putea duce și la obținerea unei metode sustenabile, sigure și eficiente de a obține energie prin fisiune nucleară, în urma bombardării atomilor cu unde neutronice ultra-rapide.

SPIRAL2 va face parte din complexul GANIL din Caen, un accelerator de ioni grei ce este dezvoltat de Comisia Franceză pentru Energie Atomică și CNRS, cu ajutorul Uniunii Europene. Proiecte similare sunt în curs de derulare în Canada și la CERN, în Elveția, mai notează sursele citate.