Источник нейтронов расщепления ( SNS ) — это источник нейтронов на базе ускорителя в США, который обеспечивает самые интенсивные импульсные пучки нейтронов в мире для научных исследований и промышленных разработок. [1] Ежегодно этот объект принимает сотни исследователей из университетов, национальных лабораторий и промышленности, которые проводят фундаментальные и прикладные исследования и разработки технологий с использованием нейтронов. SNS является частью Национальной лаборатории Ок-Ридж , которой управляет UT-Battelle Министерства энергетики США (DOE). SNS является пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики США [2] и открыт для ученых и исследователей со всего мира.
Рассеяние нейтронов позволяет ученым подсчитывать рассеянные нейтроны, измерять их энергию и углы, под которыми они рассеиваются, а также наносить на карту их окончательные положения. Эта информация может раскрыть молекулярную и магнитную структуру и поведение материалов, таких как высокотемпературные сверхпроводники , полимеры , металлы и биологические образцы. Помимо исследований, посвященных фундаментальной физике, исследования рассеяния нейтронов имеют применение в структурной биологии и биотехнологии , магнетизме и сверхпроводимости, химических и технических материалах, нанотехнологиях , сложных жидкостях и других.
Процесс расщепления в SNS начинается с отрицательно заряженных ионов водорода , которые производятся источником ионов . Каждый ион состоит из протона , вокруг которого вращаются два электрона . Ионы вводятся в линейный ускоритель частиц , или линейный ускоритель, который ускоряет их до энергии около одного ГэВ (или примерно до 90% скорости света ). [3] Ионы проходят через фольгу, которая отрывает два электрона у каждого иона, превращая его в протон. Протоны переходят в кольцеобразную структуру, кольцо-накопитель протонов , где они вращаются с очень высокими скоростями и накапливаются в «сгустки». Каждый пучок протонов вылетает из кольца импульсом со скоростью 60 раз в секунду (60 герц ). Импульсы протонов высокой энергии поражают мишень из жидкой ртути , где происходит расщепление . Затем расщепленные нейтроны замедляются в замедлителе и направляются по лучевым линиям в зоны, содержащие специальные инструменты, где они используются в самых разных экспериментах. [3]
Большинство источников нейтронов в мире были построены десятилетия назад, и хотя использование нейтронов и спрос на них с годами увеличивались, новых источников было построено немного. Чтобы удовлетворить эту потребность в новом, улучшенном источнике нейтронов, Управление фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США профинансировало строительство SNS, которая обеспечит самые интенсивные в мире импульсные нейтронные пучки для научных исследований и промышленных разработок.
Строительство SNS было партнерством шести национальных лабораторий Министерства энергетики: Аргонна , Брукхейвена , Лоуренса Беркли , Лос-Аламоса , Ок-Риджа и Джефферсона . Это сотрудничество было одним из крупнейших в истории науки США и использовалось для объединения лучших умов и опыта из самых разных областей.
После более чем пяти лет строительства и стоимостью 1,4 миллиарда долларов SNS была завершена в апреле 2006 года. Первые три прибора начали ввод в эксплуатацию и были доступны научному сообществу в августе 2007 года.
По состоянию на 2017 год в общей сложности было построено 20 инструментов, и SNS принимает около 1400 исследователей в год. [4]
35°57′04″N 84°18′07″W / 35.951°N 84.302°W / 35.951; -84.302