Będący obecnie w budowie międzynarodowy ośrodek FAIR (Facility for Antiproton and Ions Research) w Darmstadt będzie unikalnym w świecie miejscem do badań ze względu na bardzo szeroki zakres problemów obejmujących:

• Fizykę powłok atomowych

Rządząca oddziaływaniami między atomami elektrodynamika będzie testowana w granicy bardzo silnych pól, które występują w pobliżu ciężkich jąder atomowych przelatujących obok siebie z prędkościami bliskimi prędkości światła. Prowadzone będą również badania oddziaływania jonów z materią.

• Fizykę struktury jądra atomowego

Najważniejsze cele tych badań to poznanie sposobu powstawania pierwiastków układu okresowego we Wszechświecie oraz określenie kluczowych procesów odgrywających w tym rolę. Badania te mają fundamentalne znaczenie dla astrofizyki i fizyki jądrowej.

• Fizykę materii jądrowej w ekstremalnych warunkach

Prace te będą miały na celu wytworzenie materii jądrowej przy dużych gęstościach i temperaturach, co umożliwi otrzymanie jej nowych faz (np. takich jakie mogą występować w gwiazdach neutronowych bądź występowały we wczesnej fazie ewolucji Wszechświata).  

• Fizykę hadronowa z wykorzystaniem antyprotonów

Badania te mają na celu wgląd w strukturę nukleonu (protonu lub neutronu) i innych cząstek oddziałujących silnie (hadronów). Hadrony są zbudowane z kwarków (cząstki uznawane obecnie za fundamentalne) i oddziałują siłami powodującymi ich uwięzienie. Poznanie struktury materii w obszarze najmniejszych dostępnych obecnie eksperymentalnie rozmiarach (poniżej 10-15 m) ma znaczenie fundamentalne i pozwoli rzucić światło na istotę zjawiska uwięzienia kwarków. 

• Fizykę plazmy

Wykreowanie i badanie gorącej plazmy będzie możliwe dzięki zastosowaniu wysokiej intensywności impulsowych wiązek jonów i laserów. Otworzone zostaną nowe możliwości badawcze inercyjnie uwięzionej fuzji, która przez wielu naukowców uważana jest za przyszłe źródło energii dla ludzkości.

• Zastosowania

Najważniejsze to:

• zastosowanie precyzyjnej wiązki jonów do terapii nowotworów,
• użycie wiązek radioaktywnych atomów do badania materiałów,
• test wyposażenia i elementów satelitów oraz zachowanie organizmów żywych w przestrzeni kosmicznej (w perspektywie misji na Marsa),
• nowe źródła energii.

Badania te będą możliwe dzięki konstrukcji zintegrowanych urządzeń przyspieszających jony i antyprotony o unikalnych w świecie właściwościach, z których najważniejsze to:

• Wiązki jonów i antyprotonów będą posiadały intensywności znacząco większe niż te, które dostępne są obecnie w laboratoriach (kilkusetkrotny wzrost intensywności pierwotnych wiązek dla najcięższych jonów, a w przypadku skompresowanych pakietów jonowych, o szerokości 50–100 nanosekund, wzrost intensywności o czynnik rzędu 10³–10⁴ w porównaniu z osiągalnymi obecnie na świecie wartościami).
• Przewiduje się wiązki o szerokim spektrum jonów oraz antyprotonów (wiązki jonów od wodoru do uranu oraz wiązki antyprotonów od stanu bliskiemu spoczynkowemu do energii kilkudziesięciu gigaelektronowoltów na jeden nukleon).
• Wysoka jakość wiązek przyspieszanych cząstek (monoenergetyzacja wiązek jonowych w wyniku zastosowania takich technik chłodzenia jonów jak chłodzenie stochastyczne, elektronowe i laserowe, prowadzić będą do redukcji rozrzutu pędu jonów o około trzy rzędy wielkości).

Powyższą informacje można skonfrontować z rzeczywistością wizytując ośrodek FAIR w Darmstadt.

Zasady współpracy zostały zapisane w umowie GET_INvolved.

Relacja Adama Stracha z pobytu w FAIR w ramach praktyk.

Skontaktuj się z nami to przygotujemy Twoją wizytę w ośrodku FAIR.

prof. dr hab. Zbigniew Majka
prof. dr hab. Piotr Salabura
prof. dr hab. Paweł Staszel 
dr Rafał Lalik - koordynator praktyk studenckich