L'une des grandes questions en physique et en chimie est, Comment les éléments lourds du fer à l'uranium ont-ils été créés ? Le système Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS) du laboratoire national d'Argonne du département de l'Énergie des États-Unis (DOE) est en cours de mise à niveau avec de nouvelles capacités pour aider à trouver la réponse à cette question et à bien d'autres.

Sur cinq installations d'utilisateurs du DOE Office of Science à Argonne, ATLAS est le plus ancien. "Inauguré en 1978, ATLAS est en constante évolution et développe de nouvelles avancées technologiques et répond aux opportunités de recherche émergentes, », explique Guy Savard, directeur d'ATLAS. Il s'équipe désormais d'une « usine N =126, " devrait être mis en ligne plus tard cette année. Cette nouvelle capacité produira bientôt des faisceaux de noyaux atomiques lourds composés de 126 neutrons. Cela est rendu possible, en partie, par l'ajout d'un refroidisseur-groupeur qui refroidit le faisceau et le convertit de continu à groupé.

Pendant de nombreuses décennies, ATLAS a été une installation américaine de premier plan pour la recherche sur la structure nucléaire et est le leader mondial dans la fourniture de faisceaux stables pour la recherche sur la structure nucléaire et l'astrophysique. ATLAS peut accélérer des faisceaux allant à travers les éléments, de l'hydrogène à l'uranium, aux hautes énergies, puis il les écrase en cibles pour l'étude de diverses structures nucléaires.

Depuis sa création, ATLAS a réuni les plus grands scientifiques et ingénieurs du monde pour résoudre certains des problèmes scientifiques les plus complexes en physique nucléaire et en astrophysique. En particulier, il a joué un rôle déterminant dans la détermination des propriétés des noyaux atomiques, le noyau de la matière et le carburant des étoiles.

La future usine N =126 générera des faisceaux de noyaux atomiques avec un "nombre magique" de neutrons, 126. Comme l'explique Savard, "La physique a sept nombres magiques :2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126. Les noyaux atomiques avec ces nombres de neutrons ou de protons sont exceptionnellement stables. Cette stabilité les rend idéales pour la recherche en général."

Les scientifiques d'ATLAS généreront N =126 noyaux pour tester une théorie dominante de l'astrophysique, selon laquelle la capture rapide de neutrons lors de l'explosion et de l'effondrement d'étoiles massives et la collision d'étoiles à neutrons est responsable de la formation d'environ la moitié des éléments lourds de fer par l'uranium.

L'usine N =126 accélérera un faisceau composé d'un isotope de xénon avec 82 neutrons dans une cible composée d'un isotope de platine avec 120 neutrons. Les collisions résultantes transféreront les neutrons du faisceau de xénon dans une cible de platine, produisant des isotopes avec 126 neutrons et près de cette quantité. Les isotopes très lourds riches en neutrons sont dirigés vers des stations expérimentales pour y être étudiés.

"Les études prévues à ATLAS fourniront les premières données sur les isotopes riches en neutrons avec environ 126 neutrons et devraient jouer un rôle essentiel dans la compréhension de la formation des éléments lourds, la dernière étape de l'évolution des étoiles, " a déclaré Savard. " Ces études et d'autres maintiendront ATLAS à la frontière de la science. "

Les architectes de l'usine "N = 126" sont Savard, ainsi que Maxime Brodeur (Université Notre Dame), Adrian Valverde (nomination conjointe avec l'Université du Manitoba), Jason Clark (nomination conjointe avec l'Université du Manitoba), Daniel Lascar (Northwestern University) et Russell Knaack (Division de physique d'Argonne).

Les auteurs ont récemment publié deux articles sur le sujet dans Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, "The N = 126 Factory:A New Facility to Produce Very Heavy Neutron-Rich Isotopes" et ​"A Cooler-Buncher for the N = 126 Factory at Argonne National Laboratory."