Już wkrótce fizycy będą mogli lepiej poznać strukturę jąder atomowych. Dokładniejsze badania będą możliwe dzięki uruchomionemu w Polsce najnowszemu spektrometrowi promieniowania gamma o nazwie EAGLE, rejestrującemu promieniowanie emitowane przez wzbudzone jądra atomowe. To źródło bezcennych informacji o ich strukturze.

Spektrometr EAGLE (central European Array for Gamma Levels Evaluations), jedyny tego typu przyrząd w Europie Środkowo-Wschodniej i jeden z najnowszych i najbardziej zaawansowanych spektrometrów gamma na świecie, skonstruowano i uruchomiono w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego.

Jak tłumaczy dr Julian Srebrny, koordynator Konsorcjum EAGLE, w eksperymencie zderzane są ciężkie jony, zawierające przynajmniej kilkadziesiąt protonów i neutronów. Jeśli odpowiednio dobierzemy energię zderzeń, jądra połączą się ze sobą. Proces taki jest określany jako fuzja. Powstanie wtedy silnie wzbudzone i niezwykle szybko obracające się jądro. Energia wzbudzenia jest z czasem uwalniana przez jądra, zwykle poprzez emisję kwantów promieniowania gamma - powiedział.

Badając promieniowanie gamma wyemitowane przez jądra atomowe, naukowcy zdobywają wiedzę o ich strukturze energetycznej i kształcie. Dane pomagają potem weryfikować opisujące je teorie. Powstają przy tej okazji narzędzia opisu teoretycznego, które można potem zastosować w innych obszarach fizyki i chemii, m.in. związanych z fulerenami, kropkami kwantowymi i klastrami molekularnymi. W przyszłości wyniki pomiarów realizowanych w ramach projektu EAGLE mogą pomóc w budowie lasera jądrowego. Znajdą także zastosowanie w medycynie.

Spektrometr EAGLE, zaprojektowany od podstaw w ŚLCJ UW, to układ pomiarowy przeznaczony do pracy z dużą liczbą wydajnych detektorów germanowych rejestrujących promieniowanie gamma. Konstrukcja mechaniczna przyrządu ma formę dwudziestościanu ściętego i umożliwia instalowanie do 30 detektorów promieniowania gamma różnych typów. Obecnie w skład układu wchodzi 20 detektorów germanowych chłodzonych ciekłym azotem. "Specyficzne cechy germanu powodują, że promieniowanie gamma generuje w nim szczególnie dużą liczbę nośników prądu, co ułatwia zliczanie kwantów gamma", wyjaśnia dr Srebrny.

Urządzenia potrzebne do prowadzenia badań w zakresie fizyki jądrowej są drogie, dlatego też zwykle zgromadzone są w jednym, narodowym laboratorium, z którego korzystają naukowcy z kraju i zagranicy. Takim laboratorium jest w Polsce Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego - podkreślił prof. dr hab. Krzysztof Rusek, dyrektor ŚLCJ UW.

Pojedynczy eksperyment z użyciem spektrometru EAGLE będzie trwał około dwóch tygodni. W tym czasie jego detektory zarejestrują nawet dziesiątki miliardów zderzeń, które następnie zostaną poddane szczegółowej analizie.

Na podstawie informacji prasowej Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego.