La Spallation Neutron Source presso l'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia ha battuto un nuovo record terminando il suo primo ciclo di produzione di neutroni nell'anno fiscale 2019 al suo livello di potenza di progetto di 1,4 megawatt.

Una potenza maggiore fornisce più neutroni ai ricercatori che utilizzano la struttura per studiare un'ampia gamma di materiali. Il risultato segna una nuova pietra miliare operativa per la diffusione di neutroni negli Stati Uniti e apre le porte allo studio di materiali significativamente più piccoli con una maggiore complessità.

"Il funzionamento di SNS a 1,4 megawatt in questo ciclo è stato un risultato eccezionale, "ha detto Paul Langan, Direttore associato del laboratorio per le scienze dei neutroni. "Si riflette sulla maturità della nostra struttura e sull'alto livello di eccellenza tecnica della nostra ingegneria, personale operativo e scientifico”.

L'aumento di potenza è stato reso possibile dalla combinazione di ampi miglioramenti all'acceleratore lineare, compresa la recente sostituzione del quadrupolo a radiofrequenza, la prima struttura di accelerazione del gruppo frontend dell'acceleratore, nonché miglioramenti all'obiettivo del mercurio liquido. L'integrazione di modifiche al vaso bersaglio, come l'iniezione di gas di bolle di elio nel flusso di mercurio del bersaglio, ha ridotto significativamente le sollecitazioni indotte dagli immensi impulsi ad alta energia del raggio. Inoltre, il team operativo di SNS ha eseguito un piano di gestione degli obiettivi sviluppato nel 2016 che apre la strada a poteri più elevati operando tre obiettivi all'anno per l'affidabilità sostenibile.

Costruito nel 2006, SNS è un impianto di diffusione di neutroni basato su un acceleratore pulsato unico nel suo genere che fornisce potenti capacità all'avanguardia a migliaia di ricercatori in tutto il mondo per studiare energia e materiali su scala atomica.

L'impianto produce neutroni lanciando protoni lungo un acceleratore lineare e dentro un bersaglio di mercurio liquido. All'impatto, viene creato uno "scatto" di neutroni che vengono poi inviati agli strumenti ad alta potenza circostanti. I neutroni disperdono gli atomi all'interno di un campione, rivelando informazioni fondamentali su come si comportano gli atomi all'interno del sistema e quanta distanza c'è tra loro.

Le scoperte scientifiche rese possibili solo dai neutroni al SNS includono approfondimenti senza precedenti sul comportamento esotico del fermione magnetico di Majorana, un promettente elemento costitutivo per il calcolo quantistico topologico; mitigazione dell'inquinamento atmosferico caratterizzando la capacità di un materiale strutturale metallico organico di rimuovere il biossido di azoto nocivo dall'atmosfera; e esperimenti unici che eseguono misurazioni in situ in tempo reale su un motore alimentato a gas in funzione.