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Laboratorio nuclear de las universidades del triángulo

El Laboratorio Nuclear de las Universidades del Triángulo , abreviado como TUNL (pronunciado como "túnel"), es un consorcio de investigación tripartito operado por la Universida...

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El Laboratorio Nuclear de las Universidades del Triángulo , abreviado como TUNL (pronunciado como "túnel"), es un consorcio de investigación tripartito operado por la Universidad de Duke , la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill , la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad Central de Carolina del Norte . El laboratorio está ubicado en el Campus Oeste de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte . Actualmente, los investigadores provienen de varias otras universidades de los Estados Unidos, además de los miembros de las universidades fundadoras. [ 1 ] TUNL también participa en colaboraciones a largo plazo con universidades y laboratorios de todo el mundo. [ 2 ] La financiación de TUNL proviene principalmente de la Oficina de Física Nuclear del Departamento de Energía de los Estados Unidos . [ 3 ]

TUNL opera tres instalaciones de laboratorio, todas ubicadas en el campus de la Universidad de Duke. Dos de las instalaciones, el Laboratorio de Aceleradores en Tándem y el Laboratorio de Astrofísica Nuclear Experimental, son aceleradores de haces cargados de baja energía. [ 4 ] La tercera instalación es la Fuente de Rayos Gamma de Alta Intensidad (HIGS), que produce los haces de rayos gamma polarizados de mayor intensidad del mundo. [ 5 ] TUNL también participa en proyectos de investigación externos, incluido el Experimento Demostrador Majorana, un experimento en curso de desintegración beta doble en la Instalación de Investigación Subterránea Sanford en Lead , Dakota del Sur . [ 2 ]

Historia

Vista del nivel de laboratorio de TUNL

La investigación en TUNL se centra en la física nuclear , incluyendo estudios sobre simetrías fundamentales , neutrinos , astrofísica nuclear y estructura de hadrones . [ 3 ] TUNL también lleva a cabo investigación aplicada, investigando las aplicaciones de la física nuclear a temas como la seguridad nacional , la salud pública y la fisiología vegetal . [ 2 ] El Laboratorio Nuclear de las Universidades del Triángulo se estableció en 1965, con una subvención de 2,5 millones de dólares de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos que proporcionó la financiación para un nuevo acelerador tándem Van de Graaff de 15 MeV , así como un ciclotrón de 15 MeV . [ 6 ] Después de tres años de construcción y pruebas, la nueva instalación del acelerador entró en funcionamiento en diciembre de 1968. [ 7 ] Henry Newson , profesor de física nuclear en la Universidad de Duke, fue el responsable de la propuesta, fue el proponente original de combinar los esfuerzos de las tres universidades y se desempeñó como el primer director del nuevo laboratorio. [ 8 ] El generador en tándem y el ciclotrón de TUNL se combinaron en lo que se denominó acelerador ciclo-Graaff. Los iones se aceleraban primero en el ciclotrón. Luego, una vez que la energía inicial era suficientemente alta, el haz del ciclotrón se inyectaba en el generador en tándem, donde se aceleraba aún más. El uso conjunto de los aceleradores duplicaba efectivamente la energía máxima que el laboratorio podía alcanzar en comparación con las energías de cada acelerador por separado. [ 6 ] Esta combinación, el ciclo-Graaff, sería utilizada por Henry Newson para estudiar la estructura nuclear hasta su muerte en 1978. [ 6 ]

Instalaciones

Laboratorio Tandem

Un generador FN Tandem Van de Graaff con un voltaje terminal máximo de 10 megavoltios . [ 2 ] La instalación puede producir haces de iones ligeros compuestos de protones , deuterones , núcleos de 3He y núcleos de 4He . [ 4 ] Los haces de protones y neutrones producidos en el Laboratorio Tandem están disponibles polarizados o no polarizados según los requisitos del experimento. [ 9 ] Mediante colisiones de haces secundarios, el laboratorio también puede producir haces de neutrones polarizados, lo que le permite estudiar las interacciones de neutrones. [ 9 ] El Laboratorio Tandem está destinado principalmente a estudiar la fuerza fuerte a bajas energías. [ 2 ] La investigación en Tandem incluye dinámica de pocos nucleones, reacciones de transferencia de 2 nucleones y multiplicación de neutrones. [ 9 ]

Fuente de rayos gamma de alta intensidad

La fuente de rayos gamma de alta intensidad (HIGS) produce rayos gamma mediante retrodispersión Compton . [ 9 ] Esto ocurre cuando los fotones de un láser de electrones libres colisionan con electrones acelerados , produciendo un haz de fotones de alta energía con una energía muy precisa y un alto grado de polarización. [ 4 ] Los haces de rayos gamma se pueden producir con energías que van desde 1 a 100 MeV con una intensidad máxima de 1000.γ{\displaystyle \gamma }/s/eV, lo que convierte a HIGS en la fuente de rayos gamma impulsada por acelerador de mayor intensidad del mundo. [ 2 ] [ 9 ] La investigación en HIGS se puede dividir a grandes rasgos en dos grupos: Estructura nuclear y Astrofísica nuclear, con reacciones tales como (γ{\displaystyle \gamma },γ{\displaystyle \gamma }'), (γ{\displaystyle \gamma }, n), y (γ{\displaystyle \gamma },α{\displaystyle \alpha }), junto con QCD de baja energía , con estudios sobre dispersión Compton y producción de fotopiones . [ 3 ]

Laboratorio de Astrofísica Nuclear Experimental

Los dos aceleradores ubicados en LENA se combinan para cubrir todo el rango de valores de energía hasta 1 MeV y producen haces que son a la vez estables e intensos. [ 10 ] El laboratorio se centra en haces de iones ligeros con alta corriente que están optimizados para aplicaciones en astrofísica nuclear. [ 2 ] Los temas de investigación en LENA incluyen las reacciones nucleares que impulsan procesos astrofísicos como la evolución estelar , las novas y los estallidos de rayos X. [ 3 ]

Educación

La formación en física nuclear se imparte tanto a nivel de grado como de posgrado en el Laboratorio Nuclear de las Universidades del Triángulo (TUNL). El TUNL recibe a unos 40 estudiantes de posgrado de las tres universidades fundadoras. Los graduados encuentran empleo en diversos ámbitos, incluyendo puestos docentes, en la industria y en centros de investigación gubernamentales y laboratorios nacionales . [ 11 ] Los graduados George A. Keyworth II y John H. Gibbons fueron asesores científicos presidenciales de los presidentes Ronald Reagan y Bill Clinton , respectivamente. [ 7 ]

Un componente de la educación de pregrado que ofrece TUNL es el programa TUNL/Duke Research Experiences for Undergraduates , un programa de diez semanas financiado por la National Science Foundation que se ofrece durante el verano en el campus de TUNL, así como en un número limitado de plazas en el CERN . [ 2 ] [ 12 ] Estudiantes de pregrado de las tres universidades fundadoras, así como de otras universidades asociadas, realizan investigaciones con miembros del profesorado durante todo el año. [ 13 ]

Referencias

  1. ↑ "Profesorado de TUNL" . Universidad de Duke . Consultado el 2 de agosto de 2016 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 "Informe de progreso de TUNL 2012-2013" (PDF) . Universidad de Duke . Consultado el 2 de agosto de 2016 .
  3. 1 2 3 4 "Instalaciones del Túnel Howell" (PDF) . Universidad Estatal de Florida . Consultado el 2 de agosto de 2016 .
  4. 1 2 3 "Instalaciones TUNL" . Universidad de Duke . Consultado el 4 de agosto de 2016 .
  5. ↑ "TUNL HIGS" . Consultado el 4 de agosto de 2016 .
  6. 1 2 3 "Física de baja energía y alto impacto" . Universidad de Duke . Consultado el 2 de agosto de 2016 .
  7. 1 2 "Salsa secreta" . Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. 19 de noviembre de 2015. Recuperado el 2 de agosto de 2016 .
  8. ↑ "Profesorado histórico del Departamento de Física de la Universidad de Duke, 1963-1985" . Consultado el 4 de agosto de 2016 .
  9. 1 2 3 4 5 "Revisión de las instalaciones de laboratorios nucleares de las universidades del triángulo" (PDF) . Consultado el 9 de agosto de 2016 .
  10. ↑ "Laboratorio de Astrofísica Nuclear Experimental" . Consultado el 9 de agosto de 2016 .
  11. ↑ "Educación de posgrado en TUNL" . Consultado el 8 de agosto de 2016 .
  12. ↑ "TUNL/Duke REU" . Consultado el 8 de agosto de 2016 .
  13. ↑ "Enseñanza de la física nuclear" . Consultado el 8 de agosto de 2016 .