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Microwave applications of industrial free electron lasers

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Fasci radioattivi di neutroni

Il neutrone costituisce l'elemento ideale per esplorare la struttura dei materiali. Nonostante le loro esclusive proprietà, i fasci radioattivi ricchi di neutroni pesanti costituiscono ancora un campo inesplorato. Nell'ambito di questo progetto sono stati utilizzati dei neutroni energici per l'induzione della fissione dell'uranio. Questa tecnica pionieristica offre nuove possibilità per gli studi sperimentali relativi ai nuclei ricchi di neutroni e alla sintesi degli elementi più pesanti.

Salute

Le particelle subatomiche elettricamente neutre presentano numerose proprietà interessanti. Possono essere utilizzate per la formazione di immagini relative alle strutture atomiche, proprio come gli elettroni non pesanti e i raggi X, a differenza dei quali, tuttavia, risultano fortemente penetranti e pertanto forniscono informazioni per svariati elementi, compreso l'idrogeno. Inoltre, le loro proprietà magnetiche consentono di esplorare i materiali magnetici, mentre l'energia in esse contenuta permette di analizzare nel dettaglio movimenti atomici. Tutti questi fattori rendono i neutroni uno degli strumenti più efficaci per l'analisi di una vasta gamma di problemi: dalla fisica e chimica fondamentale a quella dello stato solido, dalla scienza dei materiali alla biologia, alla medicina, fino alla scienza ambientale. Fino ad oggi, lo sviluppo di fasci radioattivi ricchi di neutroni pesanti sembrava pressoché impossibile, a causa del fabbisogno energetico ad esso associato. Nell'ambito del presente progetto, è stata messa a punto una tecnica che permette di sfruttare i neutroni veloci ed energici per indurre la fissione dell'uranio, ottenendo fasci di nuclidi ricchi di neutroni ad energie nell'ordine di pochi MeVs. Tali energie permettono al fascio radioattivo di penetrare in profondità negli atomi senza essere rigettato dai nuclei bersaglio. La tecnica, inoltre, consente di condurre studi sperimentali sui nuclei ricchi di neutroni e sulla sintesi degli elementi più pesanti. Con l'ausilio di questo nuovo metodo, i deutoni vengono inizialmente convogliati verso un convertitore abbastanza spesso da evitare la fuga delle particelle cariche. La scissione dei deutoni sprigiona neutroni energici che vengono convogliati ad uno spesso bersaglio di produzione di uranio. I prodotti di fissione generati vengono raccolti nel bersaglio, diffusi sulla superficie dalla quale evaporano, ionizzati, selezionati in massa e, infine, post-accelerati. Tale metodo offre numerosi vantaggi. La bassa temperatura del convertitore altamente attivato garantisce un fascio di neutroni intatto. Inoltre, una volta urtato il bersaglio, i neutroni disperdono energia soltanto in interazioni nucleari utili e presentano un elevato potere penetrante. Infine, il progetto ha prodotto un'ampia gamma di risultati che hanno fornito nuovi dati per l'ottimizzazione dei modelli nucleari. Tali dati sono particolarmente utili per i calcoli relativi alla nucleosintesi, processo che riveste un ruolo importante nella comprensione dei vari isotopi, in particolare nel campo dell'astrofisica. Per una relazione completa in merito a questo progetto di R&S, consultare il sito web: //www.ganil.fr/research/sp/reports/.

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