PROJEKTLEÍRÁS
A HUN-REN Atommagkutató Intézet a magyarországi magszerkezet-kutatások nemzetközileg ismert és elismert központja. Az elmúlt évtizedekben az intézet magszerkezeti kutatócsoportja európai együttműködések keretében meghatározó szerepet játszott több jelentős magszerkezeti felfedezés elérésében. Ezen munkák mellett az Atomki az intézet gyorsítóit felhasználva egy új kutatási irányt indított el, amellyel bekapcsolódtunk korunk egyik legnagyobb kihívását jelentő sötét-anyag kutatásba. A jelen projekt keretében a legmodernebb fejlesztésű magfizikai detektorok beszerzésére nyílik lehetőségünk. Az új észlelő berendezésekkel egyrészt olyan nemzetközi kollaborációknak a tagjai leszünk, amelyek az elkövetkező évtizedben meghatározzák a magszerkezet-kutatást Európában. Másrészt az Univerzum nagy részét kitevő sötét-anyag kutatásában az új detektorokkal olyan kísérleteket tudunk végezni, amelyek segítségével megtarthatjuk vezető pozíciónkat egy feltételezett új részecske kimutatásának megerősítésében.
A HUN-REN ATOMKI alaptevékenysége a természet törvényeinek feltárására irányuló fizikai kutatás az atom-, a mag- és a részecskefizika terén. Kezdetekben a magfizikai kutatás volt a meghatározó az intézet kutatási tevékenységében és mind a mai napig az egyik legsikeresebb kutatási ága maradt. Az elmúlt években kutatócsoportunk a 8Be atommag gerjesztett állapotának bomlását vizsgálva olyan anomáliát talált, amely legjobb tudásunk szerint semmilyen magfizikai effektussal nem magyarázható, viszont értelmezhető egy eddig ismeretlen új részecske keletkezésével. Egy ilyen részecske viszont nem fér bele a részecskefizika standard modelljébe. A nemrég publikált kísérleti eredményünk felkeltette a fizikusok nemzetközi közösségének a figyelmét, az elméleti és a kísérleti szakemberekét egyaránt. A bejelentés hatására világszerte független méréseket terveznek, hogy a megfigyelés különböző interpretációit megerősítsék vagy megcáfolják.
Az itthoni kutatásokkal párhuzamosan az intézetünkben megszerzett kiváló gamma-spektroszkópiai tudásra alapozva magszerkezeti kutatócsoportunk becsatlakozott az európai nehézion-gyorsítók mellett, több száz kristályt tartalmazó detektorrendszerekkel végzett magfizikai kísérletekbe. A világ vezető magfizikai intézeteiben először stabil, majd radioaktív nyalábokon történő mérések során nemzetközileg figyelemre méltó eredményeket értünk el a stabilitástól távoli atommagok vizsgálatában.
A következő generációs radioaktív-nyalábos berendezéseknél a korábbiaknál jóval nagyobb nyalábintenzitásokat és gamma hozamokat várnak, amelyekhez sokkal jobb feloldású észlelő berendezéseket terveznek LaBr3(Ce) és nagy szegmentáltsági fokú germánium detektorokat alkalmazva. Jelenleg a világon két ilyen nagy Ge detektorrendszer épül, az amerikai GRETA és az európai AGATA.
Ez utóbbi kiemelkedő fontosságú lesz az európai magszerkezet-kutatásban az elkövetkező évtizedekben
és egyik fontos kísérleti eszköze az összeurópai támogatást élvező ú.n. ESFRI roadmap intézménynek.
A jelen projekt keretében legújabb fejlesztésű LaBr3(Ce), szilícium-pixel, valamint AGATA típusú Ge detektorokat kívánunk beszerezni. Az AGATA detektor része lesz a kiépülő AGATA rendszernek.
A beruházással olyan nemzetközi kollaborációhoz kapcsolódunk, amelynek célja az európai kutatócsoportok szerepének erősítése a modern magszerkezet kutatásban. Az új detektor-rendszereket alkalmazva választ kaphatunk az Európai Magfizikai Tanácsadó Testület által legfontosabbnak ítélt magszerkezeti kérdésekre. Milyen erők hatnak a magban a nukleonokra, ezek hogyan alakítják az atommagok szerkezetét? Hogyan módosulnak a stabilitási sáv környékén megszokott tulajdonságok extrém neutron- illetve protontöbblettel rendelkező atommagokban, kialakulnak-e ezekben egzotikus kollektív mozgáshoz köthető állapotok? Megjelennek-e speciális nukleon-kvartettekhez köthető állapotok az azonos neutron- és protonszámú atommagokban? Milyen különleges deformációk alakulhatnak ki atommagokban? A beszerzendő detektorok ezen túlmenően hozzásegítenek az intézetünk által kimutatott új effektus részletesebb vizsgálatához, ami nemzetközileg kimagasló jelentőségű lehet, hiszen akár egy új elemi részecske vagy egy új kölcsönhatás létét is igazolhatja.
A projekt első évében elindítjuk a LaBr3(Ce) és az AGATA detektorok, valamint a hozzájuk kapcsolódó kiszolgáló egységek beszerzéseit. Következő lépésként a második évben a leszállított berendezéseket installáljuk és használatba vesszük. Ebben az évben tervezzük a lehetséges új részecske kimutatására szolgáló kísérletekben használandó szilícium-pixel detektorok beszerzésének elindítását is. A bonyolult gyártási eljárás miatt csak a projekt harmadik évében kerül az intézetbe az AGATA detektor
és a hozzátartozó kiszolgáló egység. Így ezeknek a beüzemelését az utolsó szakaszban végezzük el.
Időtartam: 2016. december 1. – 2019. november 30.
Bővebb információ: www.atomki.hu/infrastruktura-projektek