مصدر النيوترونات بالتفتيت

مصدر النيوترونات بالتفتيت ( SNS ) هو منشأة أمريكية لتوليد النيوترونات تعتمد على مسرعات الجسيمات ، وتوفر أقوى حزم النيوترونات النبضية في العالم لأغراض البحث العلمي والتطوير الصناعي. ^{[ 1 ]} يستضيف هذا المرفق سنويًا مئات الباحثين من الجامعات والمختبرات الوطنية والقطاع الصناعي، الذين يجرون أبحاثًا أساسية وتطبيقية ويطورون تقنيات باستخدام النيوترونات. يُعد SNS جزءًا من مختبر أوك ريدج الوطني ، الذي تديره شركة UT-Battelle لصالح وزارة الطاقة الأمريكية . SNS هو مرفق تابع لمكتب العلوم بوزارة الطاقة الأمريكية، ^{[ 2 ]} وهو مفتوح للعلماء والباحثين من جميع أنحاء العالم.

معظم مصادر النيوترونات في العالم بُنيت منذ عقود، ورغم ازدياد استخدامات النيوترونات والطلب عليها على مر السنين، إلا أن عدد المصادر الجديدة التي بُنيت قليل. ولتلبية هذه الحاجة إلى مصدر نيوترونات جديد ومُحسّن، موّل مكتب علوم الطاقة الأساسية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية بناءَ مُصدر النيوترونات النبضي (SNS)، الذي سيوفر أقوى حزم نيوترونية نبضية في العالم لأغراض البحث العلمي والتطوير الصناعي.

كان بناء مصدر الإشعاع الشمسي (SNS) ثمرة شراكة بين ستة مختبرات وطنية تابعة لوزارة الطاقة الأمريكية: أرجون ، وبروكهافن ، ولورانس بيركلي ، ولوس ألاموس ، وأوك ريدج ، وجيفرسون . وكان هذا التعاون من أضخم التعاونات من نوعه في تاريخ العلوم الأمريكية، وقد استُخدم لجمع أفضل العقول والخبرات من مختلف المجالات.

بعد أكثر من خمس سنوات من البناء وتكلفة بلغت 1.4 مليار دولار، اكتمل مشروع مصدر النيوترونات النبضي (SNS) في أبريل 2006. وبدأت الأجهزة الثلاثة الأولى بالعمل وأصبحت متاحة للمجتمع العلمي في أغسطس 2007. وبحلول عام 2017، تم إنجاز 20 جهازًا، ويستضيف مصدر النيوترونات النبضي حوالي 1400 باحث سنويًا. ^{[ 3 ]}

يُمكّن تشتت النيوترونات العلماء من عدّ النيوترونات المتشتتة، وقياس طاقاتها وزوايا تشتتها، وتحديد مواقعها النهائية. تكشف هذه المعلومات عن البنية الجزيئية والمغناطيسية وسلوك المواد، مثل الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية ، والبوليمرات ، والمعادن، والعينات البيولوجية. إضافةً إلى الدراسات التي تركز على الفيزياء الأساسية، تُستخدم أبحاث تشتت النيوترونات في مجالات البيولوجيا التركيبية والتكنولوجيا الحيوية ، والمغناطيسية والموصلية الفائقة، والمواد الكيميائية والهندسية، وتكنولوجيا النانو ، والسوائل المعقدة ، وغيرها.

تبدأ عملية التفتت النووي في مصدر النيوترونات النبضي (SNS) بأيونات الهيدروجين سالبة الشحنة التي ينتجها مصدر أيوني . يتكون كل أيون من بروتون يدور حوله إلكترونان . تُحقن الأيونات في مسرع جسيمات خطي يُسرّعها إلى طاقة تبلغ حوالي 1 جيجا إلكترون فولت (أو حوالي 90% من سرعة الضوء ). ^{[ 4 ]}

تمر الأيونات عبر رقاقة معدنية تنزع إلكترونين من كل أيون، محولةً إياه إلى بروتون. ثم تدخل البروتونات إلى بنية حلقية الشكل، تُسمى حلقة تجميع البروتونات ، حيث تدور بسرعات عالية جدًا وتتراكم في حزم. تُطلق كل حزمة من البروتونات من الحلقة على شكل نبضة، بمعدل 60 نبضة في الثانية (60 هرتز ). تصطدم نبضات البروتونات عالية الطاقة بهدف من الزئبق السائل ، حيث يحدث التفتت . بعد ذلك، تُبطأ النيوترونات المتفتتة في مُعدِّل وتُوجَّه عبر خطوط شعاعية إلى مناطق تحتوي على أجهزة خاصة، حيث تُستخدم في مجموعة واسعة من التجارب. ^{[ 4 ]}

• الموقع الرسمي
• TE Mason et al., "مصدر النيوترونات بالتفتت: أداة قوية لأبحاث المواد،" arXiv:physics/0007068v1.
• "SNS: النيوترونات من أجل 'الأفلام الجزيئية'"، التناظر، المجلد 03 (05)، يونيو/يوليو، 2006.

35°57′04″ شمالاً 84°18′07″ غرباً / 35.951° شمالاً 84.302° غرباً / 35.951; -84.302