Una delle grandi domande in fisica e chimica è, come sono stati creati gli elementi pesanti dal ferro all'uranio? L'Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS) presso l'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) viene aggiornato con nuove funzionalità per aiutare a trovare la risposta a questa domanda e a molte altre.

Delle cinque strutture per gli utenti dell'Office of Science del DOE ad Argonne, ATLAS è il più longevo. "Inaugurato nel 1978, ATLAS è in continua evoluzione e sviluppa nuovi progressi tecnologici e risponde alle opportunità di ricerca emergenti, " dice il direttore di ATLAS Guy Savard. Ora è stato dotato di una fabbrica "N =126, " programmato per andare online entro la fine dell'anno. Questa nuova capacità produrrà presto fasci di nuclei atomici pesanti composti da 126 neutroni. Ciò è reso possibile, in parte, mediante l'aggiunta di un raffreddatore-ammassatore che raffredda il fascio e lo converte da continuo a grappolo.

Per molti decenni, ATLAS è stata una struttura leader negli Stati Uniti per la ricerca sulle strutture nucleari ed è la struttura leader mondiale nella fornitura di travi stabili per la ricerca sulle strutture nucleari e l'astrofisica. ATLAS può accelerare i fasci che attraversano gli elementi, dall'idrogeno all'uranio, alle alte energie, poi li frantuma in bersagli per studi di varie strutture nucleari.

Dal suo inizio, ATLAS ha riunito i principali scienziati e ingegneri del mondo per risolvere alcuni dei problemi scientifici più complessi in fisica nucleare e astrofisica. In particolare, è stato determinante nel determinare le proprietà dei nuclei atomici, il nucleo della materia e il carburante delle stelle.

La prossima fabbrica N =126 genererà fasci di nuclei atomici con un "numero magico" di neutroni, 126. Come spiega Savard, "La fisica ha sette numeri magici:2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126. I nuclei atomici con questo numero di neutroni o protoni sono eccezionalmente stabili. Questa stabilità li rende ideali per scopi di ricerca in generale."

Gli scienziati di ATLAS genereranno N =126 nuclei per testare una teoria astrofisica imperante:la rapida cattura di neutroni durante l'esplosione e il collasso di stelle massicce e la collisione di stelle di neutroni è responsabile della formazione di circa la metà degli elementi pesanti da ferro attraverso l'uranio.

La fabbrica N =126 accelererà un raggio composto da un isotopo di xeno con 82 neutroni in un bersaglio composto da un isotopo di platino con 120 neutroni. Le collisioni risultanti trasferiranno neutroni dal raggio di xeno in un bersaglio di platino, producendo isotopi con 126 neutroni e vicini a tale quantità. Gli isotopi molto pesanti ricchi di neutroni sono diretti a stazioni sperimentali per lo studio.

"Gli studi previsti ad ATLAS forniranno i primi dati sugli isotopi ricchi di neutroni con circa 126 neutroni e dovrebbero svolgere un ruolo fondamentale nella comprensione della formazione di elementi pesanti, l'ultimo stadio dell'evoluzione delle stelle, " ha detto Savard. "Questi e altri studi manterranno ATLAS alla frontiera della scienza".

Gli architetti della "fabbrica N = 126" includono Savard, così come Maxime Brodeur (Università di Notre Dame), Adrian Valverde (appuntamento congiunto con l'Università del Manitoba), Jason Clark (appuntamento congiunto con l'Università di Manitoba), Daniel Lascar (Northwestern University) e Russell Knaack (divisione di fisica di Argonne).

Gli autori hanno recentemente pubblicato due articoli sull'argomento in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, "La fabbrica N = 126:un nuovo impianto per la produzione di isotopi ricchi di neutroni molto pesanti" e "Un dispositivo di raffreddamento per la fabbrica N = 126 presso l'Argonne National Laboratory".