Источник нейтронов расщепления ( SNS ) — это ускорительный источник нейтронов в США, который обеспечивает самые интенсивные импульсные нейтронные пучки в мире для научных исследований и промышленного развития. [1] Каждый год 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 , которая управляется UT-Battelle для Министерства энергетики США (DOE). SNS является пользовательским объектом Управления науки DOE, [2] и открыт для ученых и исследователей со всего мира.
Рассеяние нейтронов позволяет ученым подсчитывать рассеянные нейтроны, измерять их энергии и углы, под которыми они рассеиваются, и отображать их конечные положения. Эта информация может раскрыть молекулярную и магнитную структуру и поведение материалов, таких как высокотемпературные сверхпроводники , полимеры , металлы и биологические образцы. Помимо исследований, сосредоточенных на фундаментальной физике, исследования рассеяния нейтронов имеют приложения в структурной биологии и биотехнологии , магнетизме и сверхпроводимости, химических и инженерных 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, вращающегося вокруг двух электронов . Ионы инжектируются в линейный ускоритель частиц , который ускоряет их до энергии около одного ГэВ (или до примерно 90% скорости света ). [3]
Ионы проходят через фольгу, которая отрывает два электрона каждого иона, превращая его в протон. Протоны проходят в кольцевую структуру, кольцо-накопитель протонов , где они вращаются с очень высокой скоростью и накапливаются в «сгустки». Каждый сгусток протонов высвобождается из кольца в виде импульса со скоростью 60 раз в секунду (60 герц ). Высокоэнергетические протонные импульсы поражают мишень из жидкой ртути , где происходит расщепление . Затем расщепленные нейтроны замедляются в замедлителе и направляются по линиям пучка в области, содержащие специальные приборы, где они используются в самых разных экспериментах. [3]
Большинство мировых источников нейтронов были построены десятилетия назад, и хотя использование и спрос на нейтроны возросли за эти годы, было построено мало новых источников. Чтобы удовлетворить эту потребность в новом, улучшенном источнике нейтронов, Управление фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США профинансировало строительство SNS, который должен был обеспечить самые интенсивные импульсные нейтронные пучки в мире для научных исследований и промышленного развития.
Строительство SNS было партнерством шести национальных лабораторий DOE: Аргонн , Брукхейвен , Лоуренс Беркли , Лос-Аламос , Оук-Ридж и Джефферсон . Это сотрудничество было одним из крупнейших в своем роде в научной истории США и использовалось для объединения лучших умов и опыта из самых разных областей.
После более чем пяти лет строительства и затрат в 1,4 миллиарда долларов США, SNS был завершен в апреле 2006 года. Первые три прибора начали вводиться в эксплуатацию и были доступны научному сообществу в августе 2007 года. По состоянию на 2017 год было завершено 20 приборов, 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