Onderzoeksproject P6/23 (Onderzoeksactie P6)
Het voorliggende project bundelt de Belgische expertise op het gebied van de theoretische en experimentele kernfysica, de nucleaire astrofysica en de versneller-gedreven fissie systemen (ADS: Accelerator Driven Systems) en beoogt via een coherente samenwerking een onderzoeksprogramma uit te voeren rond radioactieve ionenbundels. In samenwerking met enkele Europese partners zullen een aantal zorgvuldig uitgekozen kernen, meestal met een extreme neutron tot proton verhouding, bestudeerd worden om vitale informatie te leveren die een beter inzicht zal verschaffen over de sterke, zwakke en elektromagnetische krachtwerking actief in het nucleair medium.
Een reeks experimenten wordt vooropgesteld waarbij de eigenschappen van exotische kernen bestudeerd worden via het radioactief verval, via elektrische en magnetische momentmetingen en kernreacties en waarbij precisiemetingen op het betaverval informatie opleveren over de zwakke interactie. Theoretische studies concentreren zich op weinig-deeltjes modellen, gemiddelde veldbeschrijvingen en schillenmodellen met hun symmetrie. De resultaten zullen niet enkel belangrijk zijn voor zuiver kernfysische structuurproblemen, voor de studie van de zwakke interactie en voor het kernfysisch aspect in astrofysische problemen maar ook voor de kernfysische aspecten in de problematiek van radioactief afvalverwerking via versneller gebaseerde systemen.
Dit project is een voortzetting van het onderzoeksprogramma opgezet in het huidige IAP netwerk en steunt sterk op de verworven ervaring en expertise. Maar toch zijn er belangrijke accentverschuivingen naar een versterking van het kernstructuurprogramma en de studie van de zwakke interactie. Tevens is er een uitbreiding met een programma rond neutron-vangstreacties en met een toegepast luik rond versneller-gebaseerde systemen.
Het netwerk wordt uitgebreid met de experimentele neutronenfysica groep van de Universiteit Gent en met de MYRHHA groep van het SCK-CEN, Mol die gespecialiseerd is in versneller-gebaseerde systemen. De nieuwe EU partners zijn het Institut für Kernphysik van de Universität Köln, Duitsland en het Centre de Spectrometrie Nucleaire et de Spectroscopie de Masse, CSNSM, Orsay, Frankrijk. Deze nieuwe partners versterken niet alleen de expertise binnen het netwerk maar reiken ook nieuwe expertise aan: hoog-kwalitatieve instrumentatie voor detectie, in-bundel spectroscopie, levensduur metingen, neutronen fysica, trefschijven voor hoog-intense protonenbundels, symmetrie-gebaseerde kernmodellen, gemiddeld-veld berekeningen om er maar enkele te noemen. De accentverschuiving naar meer onderzoek van exotische kernen, reeds gestart in de huidige fase, wordt hiermee doorgezet en uitgebreid met een verkennende studie rond mogelijke kernfysische aspecten van het versnellers-gebaseerd ADS onderzoek.
Uitgebreide experimentele campagnes zullen opgezet worden aan de versnellers van Louvain-la-Neuve ISOLDE-CERN, Geneve, Zwitserland, GANIL, Caen, Frankrijk en GSI, Darmstadt, Duitsland alsmede aan de neutronbronnen van het SCK-CEN, Mol, GELINA, Geel en ILL, Grenoble, Frankrijk. Een aantal kleinere experimenten aan andere opstellingen wordt ook voorzien. De theoretische ontwikkelingen zijn sterk gekoppeld aan het experimenteel werk om zoveel mogelijk stimulansen en terugkoppeling te krijgen tussen theorie en experiment. Daarmee bestaat het onderzoeksprogramma uit de volgende luiken:
- studie van lichte, exotische kernen: structuur-, verval- en reactie-eigenschappen met nadruk op effecten als gevolg van correlaties, clustervorming, halo- en oppervlakte fenomenen
- studie van middelzware en zware kernen met een gesloten schilconfiguraties: effectieve interacties in kernen met een extreme proton tot neutronverhouding, vormcoëxistentie
- studie van kernen rond de N=Z lijn: paringscorrelaties, deformatie-gestuurde fenomenen, exotische vervalwijzen, isospininteracties, zwakke interacties
- opstellen van effectieve interacties voor onbeperkte schillenmodel-berekeningen in de grootst mogelijke configuratieruimte met als doel de grenzen van het schillenmodel af te tasten en van effectieve interacties op basis van energiedichtheidsfuncties voor verkenningen verder reikend dan de gemiddelde veldbenadering
- studie van kernfysische aspecten in kernreacties met astrofysische inslag
- studie van zeldzame actinides: kernstructuur, neutronvangst en versneller-gebaseerde systemen.
Het voorgestelde netwerk legt de Belgische onderzoeksactiviteiten in de kernfysica vast om de kloof te overspannen tussen nu en het in gebruik nemen van twee nieuwe grootschalige kernfysicaprojecten FAIR-GSI en EURISOL die nu onder discussie/ontwerp zijn in Europa. Deze activiteiten zullen er voor zorgen dat Belgische onderzoeksgroepen blijvend een zichtbare rol zullen spelen in de internationale context van het kernfysisch onderzoek.
