在合成超重元素的过程中,粒子加速器扮演着至关重要的角色。它通过加速粒子束至极高的速度和能量,使它们能够穿透目标原子核并发生核反应,从而合成新的、更重的元素。根据搜索结果,例如央视网报道,超重元素合成研究一直是科学界的热点,目前科学家总共发现了118种元素。在过去的几十年中,美国、日本、德国、俄罗斯等国家成功合成了十多个新元素和数百个新核素。俄罗斯和日本还研制了用于超重元素研究的专用加速器装置,最高流强10.4粒子微安。[1]
粒子束需要加速的原因包括:
此外,粒子加速器还必须小心控制每一个环上的交流(AC)电压,以确保每一个带电粒子束可以持续加速。随着粒子速度的增加,为了保持电场加速粒子的效率,加速环的长度必须越来越长,以便电场作用在粒子的时间提高。为了保持粒子运动轨迹的稳定性,通常会使用磁场来引导粒子束。[2]
综上所述,粒子加速器在合成超重元素中的作用是提供高能粒子束,以实现高能核反应并合成新的、更重的元素。而粒子束需要加速,是为了提供足够的动能以克服目标原子核的库仑势垒,增加反应截面和产生的新元素原子核数量,并实现精确的实验控制。
图片来源:中国核技术网
参考来源: [1] https://news.cctv.com/2024/03/22/ARTIdrAaWPbjKQSj9NetDnkl240322.shtml [2] https://zh.wikipedia.org/wiki/粒子加速器
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