Premiers résultats expérimentaux publiés pour le dispositif accélérateur d'ions lourds à haute intensité
Récemment, l'équipe de recherche de l'Institut de physique moderne de l'Académie chinoise des sciences et ses collaborateurs, s'appuyant sur le dispositif accélérateur d'ions lourds à haute intensité (HIAF), ont réussi à produire et à identifier le noyau rare hafnium-153. Il s'agit du premier résultat physique obtenu lors de la mise en service du HIAF, confirmant que le nouveau dispositif chinois de recherche sur les ions lourds à haute intensité possède déjà la capacité d'explorer des nucléides inconnus et d'étendre la carte des nucléides, marquant ainsi le début officiel du voyage de découvertes scientifiques du HIAF. Les résultats ont été publiés sous forme de brève communication dans *Science Bulletin*. Figure : Position du hafnium-153 sur la carte des nucléides, la ligne bleue représentant la frontière des nucléides connus. Figure | Hu Houyu, Li Hongfu. Les noyaux atomiques sont composés de protons et de neutrons, et différentes combinaisons de protons et de neutrons forment un monde nucléaire riche et varié. Explorer les nucléides inconnus et étudier les frontières d'existence des noyaux atomiques constitue une frontière importante de la physique nucléaire. Le hafnium-153, situé dans la région des noyaux lourds déficients en neutrons, est un objet d'étude important pour comprendre l'évolution de la structure nucléaire et la limite de stabilité ; il n'avait pas encore été rapporté avant cette expérience. La découverte et la mesure précise de ce nucléide contribueront à tester les modèles théoriques nucléaires et à approfondir la compréhension des lois de la structure nucléaire. Lors de l'expérience, l'équipe a utilisé un faisceau de bismuth-209 fourni par le booster du HIAF (BRing) pour bombarder une cible de graphite, produisant des radionucléides par réaction de fragmentation de projectiles. Les produits de réaction, après filtrage par la ligne de faisceaux radioactifs à haute énergie (HIRIBL), ont été injectés dans le spectromètre annulaire de haute précision (SRing). L'équipe a utilisé la technique de spectrométrie de masse isochrone pour les mesures, observant au total 10 ions de hafnium-153. Les résultats des mesures indiquent que le hafnium-153 est un nucléide lié ou faiblement lié, en accord avec les prédictions des modèles théoriques existants. Parallèlement, l'Institut de recherche physico-chimique du Japon (RIKEN) a également rapporté indépendamment l'observation du hafnium-153, les deux études se corroborant mutuellement, ce qui souligne davantage l'importance scientifique de ce nucléide. Figure : Comparaison entre le spectre des périodes de révolution cyclotron des ions mesuré expérimentalement et le spectre simulé ; le pic situé à 1159,348 ns est clairement identifié comme étant le hafnium-153. Source de la figure | Institut de physique moderne. Cette expérience a réussi à détecter le hafnium-153, dont la probabilité de production est extrêmement faible, grâce au développement coordonné de plusieurs technologies clés du HIAF. Le faisceau d'ions lourds à haute intensité a amélioré la capacité de production de nucléides rares, la ligne de faisceaux radioactifs à haute performance a permis une séparation efficace du nucléide cible, et la technique de spectrométrie de masse isochrone du spectromètre annulaire de haute précision offre une capacité de détection sensible à un seul ion, fournissant un soutien essentiel pour l'identification des noyaux rares. Avec l'amélioration continue des performances du HIAF, la capacité de détection des futures expériences devrait encore augmenter d'environ deux ordres de grandeur. Le HIAF jouera un rôle encore plus important dans l'exploration des régions nucléaires inconnues, la découverte de nouveaux nucléides et l'étude des propriétés nucléaires dans des conditions extrêmes. Cette recherche a été menée conjointement par le Laboratoire national clé de la science et de la technologie des ions lourds de l'Institut de physique moderne de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec l'Université de l'Académie chinoise des sciences, le Centre GSI Helmholtz pour la recherche sur les ions lourds en Allemagne, l'Université de Cologne en Allemagne, l'Université de technologie de Chine orientale et le Laboratoire provincial du Guangdong pour la science et la technologie de l'énergie avancée, entre autres. Les travaux ont été soutenus par le Programme national de recherche et développement clé, le projet HIAF, l'Association pour la promotion de l'innovation des jeunes de l'Académie chinoise des sciences, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, les projets de talents de la province du Guangdong et les projets du plan scientifique et technologique de la province du Gansu.
2026-08-03
