Unikátny analyzátor iónov
V rámci projektu ACCORD bol na FMFI UK inštalovaný unikátny Analyzátor vysoko energetických iónov na urýchľovačovú hmotnostnú spektrometriu (AMS) izotopov.
V Centre nukleárnych a urýchľovačových technológií (CENTA) na Katedre jadrovej fyziky a biofyziky (KJFB) Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského (FMFI UK) bol v rámci spoločného projektu UK a STU „Advancing University Capacity and Competence in Research, Development and Innovation (ACCORD)“, spolufinancovaného Európskou úniou, daný do prevádzky unikátny Analyzátor vysoko energetických iónov na urýchľovačovú hmotnostnú spektrometriu (AMS) izotopov.
Analyzátor priamo analyzuje rádioaktívne jadrá ako keby boli stabilné, netreba teda čakať na ich rádioaktívnu premenu, pretože analyzuje sa priamo hmotnosť iónov, nie žiarenie, ktoré vzniká pri rádioaktívnej premene jadier (napr. beta-žiarenie), čo pri ich dlhých polčasoch premeny je vážny problém. Terčík, pripravený zo skúmanej vzorky sa vloží do iónového zdroja, odkiaľ sa zväzok študovaných iónov privedie do tandemového urýchľovača, a po ich urýchlení a fokusácii sú ióny analyzované v analyzátore vysoko energetických iónov. Použitím urýchlených iónov sa podstatne zníži pozadie, takže je možné určiť už niekoľko desiatok skúmaných rádioaktívnych atómov vo vzorke, oproti desiatkam až stovkám miliónov atómov, potrebných pri tradičných analýzach. Napríklad vďaka AMS je možné analyzovať uhlík-14 už vo vzorkách s hmotnosťou okolo jedného mikrogramu uhlíka, teda aspoň miliónkrát menšie vzorky ako bolo možné analyzovať pomocou plynových detektorov. Doba merania sa tiež zmenšila, z niekoľkých dní až týždňov na niekoľko minút, takže podstatnú časť zaberá príprava vzoriek (niekoľko hodín). AMS umožní podstatne rozšíriť výskum najmä dlho žijúcich rádionuklidov od trícia cez berýlium-10, uhlík-14, alumínium-26, chlór-36, vápnik-41, železo-55, stroncium-90, iód-129, cézium-135,137, olovo-210, rádium-226, izotopy tória, uránu, neptúnia, plutónia, amerícia až po izotopy curia. AMS znamená revolúciu v analýze izotopov, pretože umožňuje robiť výskumy, ktoré predtým neboli možné buď pre nízku citlivosť analytických zariadení alebo pre nevyhnutnosť používať príliš veľké vzorky, ktoré však nebolo možné získať.
Analyzátor spolu s už existujúcim zariadením na analýzu vzoriek pomocou iónových zväzkov (Ion Beam Analysis, IBA), vybudovaným na FMFI UK v rámci Štrukturálnych fondov EU, a v spolupráci s Medzinárodnou agentúrou pre atómovú energiu (IAEA), podstatne rozšíri výskum a využitie urýchľovačových technológií v prírodných, biomedicínskych, technických a humanitných vedách, od astrofyziky až po archeológiu. Medzi najdôležitejšie aplikácie bude patriť výskum klimatických zmien (Milankovičove cykly, variácie slnečnej aktivity, erupcie sopiek v minulosti), výskum kozmického počasia (slnečné erupcie v minulosti, možné dopady na pozemskú infraštruktúru a kozmické lety), využitie rádionuklidov ako stopovačov prírodných procesov v ekosystémoch atmosféra-biosféra a atmosféra-hydrosféra (oceán), výskum rádioaktívneho znečistenia životného prostredia prevádzkou a haváriami jadrových elektrární, výskum zriedkavých jadrových procesov a premien (vrátane hľadania častíc temnej hmoty), štúdium jadrových reakcií pre astrofyzikálny a termojadrový výskum, výskum rádioaktívneho znečistenia novej generácie materiálov, výskum modifikácie vlastností materiálov po ich ožiarení na urýchľovači, výskum poškodenia DNA a živých organizmov po ich ožiarení ionizujúcim žiarením, výskum degeneratívnych zmien v mozgu pacientov trpiacich Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou, výskum autentičnosti umeleckých diel (obrazy, sošky), rádiouhlíkové datovanie vzoriek z významných archeologických nálezísk na Slovensku, a veľa ďalších aplikácií.
Veľa z týchto výskumov bude možné realizovať vďaka pozemským izotopovým archívom (letokruhy stromov, vzorky ľadu z hĺbkových vrtov, stalagmity/stalaktity, sladkovodné a morské sedimenty, atď.), ale aj vďaka mimozemským archívom (meteority, mesačné vzorky a perspektívne tiež vzorky hornín z Marsu), pretože uchovávajú izotopové informácie po tisícky rokov až stovky miliónov rokov. Široká domáca a medzinárodná spolupráca vrátane spoločných vedeckých projektov s účasťou študentov, doktorandov a post-doktorandov bude nevyhnutnou podmienkou úspešného výskumu v takom širokom spektre vedeckých programov.
Vybudované urýchľovačové centrum, zahrňujúce AMS a IBA technológie (dodávateľmi boli National Electrostatic Corp. (USA) a KVANT s.r.o.), spolu s nízkopozaďovou gama-spektrometriou, ktorá patrí na KJFB k tradičným vedeckým zameraniam, bude patriť medzi unikátne laboratóriá v oblasti urýchľovačových technológií a výskumu rádioaktivity terrestrických a extraterrestrických objektov.