Επιστήμη χαμηλών ενεργειών σε εργαστήριο υψηλών ενεργειών

Στο CERN δεν λειτουργούν όλοι οι επιταχυντές σε οριακά υψηλές ενέργειες. Η ΙΖΟΛΔΗ (ISOLDE) είναι μια μοναδική πηγή δεσμών ασταθών σωματιδίων χαμηλής ενέργειας, με εφαρμογές που απλώνονται από την ιατρική μέχρι την αστροφυσική.

Οι ημιαγωγοί αποτελούν την καρδιά της βιομηχανίας υπολογιστών. Η τεχνολογία τους βασίζεται στην εμφύτευση ορισμένων υλικών μέσα σε άλλα υλικά. Ασταθείς μορφές στοιχείων που χρησιμοποιούνται για τέτοιες εμφυτεύσεις μας δίνουν τη δυνατότητα να γνωρίζουμε πού ακριβώς καταλήγουν αυτά τα στοιχεία μέσα στους ημιαγωγούς. Έτσι έχουμε ένα ανεκτίμητο εργαλείο για τη βιομηχανία των υπολογιστών, που μας βοηθάει να τελειοποιήσουμε τις τεχνικές κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Implantation of Lithium atoms in diamond crystals

Στην ιατρική, παρασκευάζονται ραδιο-ισότοπα που χρησιμοποιούνται στη διάγνωση και τη θεραπεία στο Νοσοκομείο του καντονιού της Γενεύης. Οι επιστήμονες της ISOLDΕ έχουν επίσης παίξει έναν πολύ σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη της Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων (Positron Emission Tomography, PET), η οποία αποτελεί τεχνική ιατρικής απεικόνισης.

Όλα τα στοιχεία, εκτός από τα πολύ ελαφριά, δημιουργούνται στους αστέρες. Όλος ο άνθρακας στον οποίο είναι βασισμένη η ζωή, για παράδειγμα, προήλθε από τους αστέρες. Τα πραγματικά βαριά στοιχεία, όπως ο χρυσός, προέρχονται από αστέρες που εκρήγνυνται στο τέλος της ζωής τους: τα σούπερ-νόβα. Αλλά τι ακριβώς συμβαίνει σε αυτές τις κατακλυσμιαίες εκρήξεις, που απελευθερώνουν περισσότερη ενέργεια σε λίγα λεπτά από όση θα παράγει ο ήλιος μας σε ολόκληρη τη ζωή του, δεν είναι ακόμα ξεκάθαρο. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ο μηχανισμός παραγωγής πρέπει να έχει σχέση με ραδιενεργά στοιχεία, και η ικανότητα της ISOLDE να κατασκευάσει τέτοια στοιχεία βοηθάει τους επιστήμονες να κατανοήσουν ακριβώς τι συμβαίνει όταν ένα άστρο μεγάλο σε ηλικία εκρήγνυται.

Ο βασικός στόχος της έρευνας της ISOLDE είναι η καθαρή επιστήμη. Είναι η μελέτη των πυρήνων που είναι ασταθείς διότι αποτελούνται από πολλά πρωτόνια ή νετρόνια. Έτσι οι φυσικοί έχουν τη ευκαιρία να βελτιώσουν τα μοντέλα τους για τους ατομικούς πυρήνες.

Η ISOLDE βασίζεται σε πρωτόνια που επιταχύνονται και συγκρούονται με έναν στόχο. Η σύγκρουση δημιουργεί μια μεγάλη ποικιλία ασταθών ραδιενεργών ισοτόπων. Αυτά συγκεντρώνονται σε μία δέσμη, και τα μεμονωμένα ισότοπα που απαιτούνται για κάθε πείραμα συλλέγονται από μαγνήτες. Heating element of a tin target at Isolde