У Національному центрі досліджень рідкісних ізотопів (FRIB) при Мічиганському державному університеті завершено важливий етап розвитку експериментальної фізики. Вчені успішно провели перші випробування детектора гамма-випромінювання нового покоління — GRETA (Gamma-Ray Energy Tracking Array). За результатами тестів, установка повністю підтвердила заявлені характеристики і готова до повноцінної наукової експлуатації.

Революція у вимірюванні гамма-квантів

Головна відмінність системи GRETA від традиційних гамма-спектрометрів полягає в принципі роботи. Якщо класичні детектори здатні лише виміряти енергію гамма-випромінювання, то нова установка дозволяє визначити точне тривимірне положення кожного взаємодії гамма-кванта всередині детектора. Це дає можливість буквально відстежити шлях частинки, що кардинально підвищує точність вимірювань.

В основі установки лежать високочисті германієві кристали з сегментованими електричними контактами. Коли гамма-квант потрапляє в детектор, електроніка фіксує виникаючі сигнали і обчислює місце взаємодії з високою точністю. Завдяки цьому дослідники можуть набагато ефективніше відділяти корисні дані від фонового шуму.

Складна інженерія та міжнародна співпраця

Створення GRETA стало результатом масштабної співпраці кількох національних лабораторій США. Основні детекторні модулі розробили спеціалісти Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі. Інженери Аргоннської та Ок-Ріджської національних лабораторій відповідали за допоміжні системи та програмне забезпечення для обробки сигналів.

Під час перших випробувань вчені спрямували пучок легких атомних ядер на нерухому мішень. При зіткненнях виникали збуджені ядра, що випускали гамма-кванти. Цей процес дозволив перевірити точність синхронізації та роботу всіх ключових систем. Отримані результати повністю збіглися з розрахунками.

Від фундаментальної науки до медицини

Дослідники розраховують, що GRETA допоможе краще зрозуміти межі існування атомних ядер, процеси утворення важких хімічних елементів під час вибухів наднових та злиттів нейтронних зірок, а також перевірити ряд фундаментальних фізичних теорій. Система дозволить вивчати надзвичайно рідкісні та короткоживучі атомні ядра, які раніше було складно досліджувати.

У перспективі результати, отримані за допомогою нового комплексу, можуть виявитися корисними не лише для фундаментальної науки. Розробники вважають, що технології, що лежать в основі GRETA, здатні знайти застосування в:

  • Ядерній енергетиці;
  • Медичній діагностиці та терапії;
  • Системах радіаційного контролю;
  • Забезпеченні національної безпеки.