النيوترونات والميونات: توفر داعش كلاهما لمجموعة واسعة من العلوم - عالم الفيزياء

ربما تكون عبارة "كنت مثل طفل في متجر حلويات" هي أفضل طريقة لوصف زيارتي الأخيرة إلى المتجر حرم هارويل للعلوم والابتكار. يقع الموقع في ريف أوكسفوردشاير الريفي على بعد حوالي 60 ميلاً غرب لندن، وهو موطن للعديد من المختبرات الوطنية في المملكة المتحدة، والتي يديرها مجلس منشآت العلوم والتكنولوجيا (اس تي اف سي). في الواقع، أحد أفضل جوانب وظيفتي هو زيارة أماكن مثل هارويل والدردشة مع الأشخاص الرائعين الذين يعملون هناك.

بالإضافة إلى القيام بجولة في العديد من المختبرات، أجريت أيضًا مقابلة مع عالم فيزياء الجسيمات ديف نيوبولد، وهو المدير التنفيذي لـ STFC، مختبرات العلوم والتقنيات الوطنية. يمكنك الاستماع إلى تلك المقابلة واسعة النطاق في الحلقة القادمة من برنامج عالم الفيزياء الأسبوعي بودكاست.

لكن أولاً، سأخصص سلسلة من التدوينات للمرافق التي قمت بجولة فيها في هارويل. أولًا، مصدر داعش للنيوترونات والميونات، حيث قمت بجولة رائعة فيه فيليب كينج, أليسون أوليفر و راسل يوينغز.

هدفين

سارع كينج إلى الإشارة إلى أن داعش ليس فقط مصدر التشظي الأول المستخدم في علم النيوترونات، بل هو مصدر التشظي الوحيد الذي يستخدم هدفين. ربما تتساءل ما هو مصدر التشظي - ولكن دعنا نعود قليلاً ونستكشف سبب استخدام حزم النيوترونات - والميونات بالفعل - في مجموعة واسعة من العلوم.

تتحرك النيوترونات التي تم إنشاؤها في معهد داعش وغيره من منشآت علوم النيوترونات ببطء، وبالتالي لها أطوال موجية دي برولي تتساوى مع المسافات بين الذرات المتجاورة في السوائل والمواد الصلبة. ونتيجة لذلك، يمكن استخدام حزم هذه النيوترونات في دراسات حيود بنية المواد. على عكس الأشعة السينية ذات الأطوال الموجية المماثلة، يمكن للنيوترونات الانتقال إلى مسافة أبعد في معظم المواد، لذا فهي مسبار أكثر فعالية لخصائص الكتلة.

يمكن للنيوترونات أيضًا أن تتصادم مع الذرات الموجودة في العينة وتتبادل الطاقة، مما يعني أنها تستطيع استكشاف الخصائص الاهتزازية للمادة. علاوة على ذلك، تتفاعل النيوترونات أيضًا مغناطيسيًا مع المواد، حتى تتمكن من استكشاف الخصائص المغناطيسية.

الاضمحلال الاتجاهي

وماذا عن الميونات، ما هي فائدتها؟ الميونات هي جسيمات دون ذرية ذات دوران مغناطيسي. عندما يتم زرعها في عينة، تتأثر دورانات الميونات بالخصائص المغناطيسية المحلية للمادة. ثم تتحلل الميونات إلى البوزيترون، الذي ينبعث من العينة في اتجاه يدل على دوران الميون. ولذلك، من خلال الكشف عن البوزيترونات المنبعثة، يتم جمع المعلومات حول الخصائص المغناطيسية للعينة.

في داعش، يتم إنشاء النيوترونات والميونات عن طريق إطلاق نبضات من 800 ميجا فولت من البروتونات على أهداف صلبة ويتم إنشاء البروتونات بواسطة مسرع السنكروترون في قلب المنشأة. وفقًا لـ SFTC، يتم إجراء حوالي 1200 تجربة سنويًا في داعش. ويشارك في هذه البرامج حوالي 3000 باحث من المملكة المتحدة ومن جميع أنحاء العالم، وينتج عنها حوالي 600 منشور سنويًا.

تتمتع منشآت العلوم النيوترونية مثل داعش بمكانة خاصة في قلبي لأنه منذ حياتي عندما كنت طالبًا جامعيًا في الفيزياء، أمضيت صيفًا رائعًا في مختبرات نهر الطباشير - والتي كانت تديرها في عام 1988 شركة الطاقة الذرية الكندية (AECL). يقع نهر تشالك على شاطئ نهر أوتاوا، وعلى حافة البرية الكندية، وكان موطنًا لفرع فيزياء النيوترونات والحالة الصلبة التابع لـ AECL. وقد ضم الفرع بعضًا من أبرز علماء النيوترونات على مستوى العالم، وهو الأمر الذي أعترف أنني كنت غافلًا عنه عندما وصلت لأول مرة.

لا أعتقد أنني أنجزت الكثير من الناحية العلمية في ذلك الصيف. ومع ذلك، كنت محظوظًا لأن مشرفي في جامعة جيلف - رائد تشتيت النيوترونات بيتر إيجلستاف - سمح لي بالمساعدة في بعض الأبحاث الأخرى التي تم إجراؤها في المصدر النيوتروني للمفاعل النووي العالمي (NRU) في نهر تشالك.

من بين أعز ذكرياتي تدوير مكون صناعي كبير في شعاع النيوترونات للبحث عن العيوب، وتعلم كيفية استخدام النيوترونات لدراسة الأغشية البيولوجية. وكما اكتشفت في هارويل، فإن هذين الأمرين – وأكثر من ذلك بكثير – يتم القيام بهما في داعش اليوم.

ولكن أحد أفضل الأشياء في Chalk River هو استراحات الشاي/القهوة الجماعية، والتي كان الحضور فيها إلزاميًا. في ذلك الصيف، كان الموضوع الساخن للمناقشة في هذه الاستراحات هو المزايا النسبية لمصادر نيوترونات التشظي مقارنة بمصادر المفاعلات مثل NRU. أستطيع أن أتذكر كيف تم شرح عملية التشظي بعناية لنا نحن الطلاب - وما زال عالقًا في ذهني حتى يومنا هذا أن المصطلح مشتق من كلمة "التشظي"، والتي تعني قطع شيء ما.

خلال زيارتي إلى هارويل، علمت أنه قبل سنوات قليلة من إقامتي الصيفية في نهر تشالك، تم افتتاح داعش كأول مصدر تشظي في العالم لعلم النيوترونات. أعتقد أنه بحلول عام 1988، تم نشر الأوراق العلمية الأولى من داعش، مما أثار اهتمام مجتمع النيوترونات العالمي. لذلك، بعد 35 عامًا وزيارة داعش لاحقًا، أعرف الآن لماذا كان التشظي موضوعًا ساخنًا في ذلك الصيف على ضفاف نهر أوتاوا.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/neutrons-and-muons-isis-provides-both-for-a-wide-range-of-science/