科技日報記者?劉霞

據美國稀 有同位素束流裝置（FRIB）網站2日報道，經過近十年等待，FRIB于5月2日正式投入使用，這臺“身價”9.42億美元的設備是第一個能制造并分析數 百種對物理學至關重要的同位素的設施，在其上開展的實驗將進一步揭示原子核的秘密，以及宇宙中的大多數元素是如何產生的。

據英國《自然》雜志網站報道，FRIB的大部分預算由美國能源部資助，于2014年開始建設，并于去年年底竣工。FRIB上的所有實驗都將在該設施的地下 室開始。首先，一種特定元素（通常是鈾）的原子被電離，并被送入一個450米長的加速器內。在管道末端，離子束會撞擊一個個不斷旋轉的石墨輪，（鈾）原子 核的大部分會穿過石墨，但有一部分會與石墨輪上的碳原子核碰撞，導致（鈾）原子核分裂成更小的質子和中子組合，而每個組合都是不同元素和同位素的原子核。 隨后，這束由各種原子核組成的光束將被引導至地面的“碎片分離器”。通過微調整個過程，FRIB將能夠讓每個特定實驗制造出完全由一種同位素組成的光束。

FRIB科學總監、核物理學家布拉德利·謝里爾說，FRIB可制造出大量不同同位素，包括數百種以前從未合成過的同位素并對其開展研究，以測試多種原子核 模型。此外，FRIB的獨特之處是，它有第二個加速器，可接收并將稀有同位素粉碎到固定標靶上，以模擬恒星或超新星內部發生的高能碰撞。

研究人員解釋稱，他們一直未曾弄清楚元素周期表中所有元素是如何形成的。宇宙大爆炸基本上只產生了氫和氦，周期表中的其他化學元素，如鐵和鎳，主要通過恒 星內部的核聚變形成。但更重的元素不能通過核聚變形成，而通過其他方式，通常是放射性β衰變而形成。當原子核處在短暫但暴烈性的事件，如超新星爆發或兩顆 中子星合并中受到中子轟擊時，就會發生上述衰變。但天體物理學家無法觀察到這種事件制造了哪些以及多少特定元素。FRIB的主要優勢之一是探索這些事件中 產生的富中子同位素。

德國馬克斯·普朗克核物理研究所科學家克勞斯·布拉姆說，FRIB將與其他研究核同位素的最先進加速器相輔相成，共同揭示元素形成的秘密。