Onderzoeksproject P7/12 (Onderzoeksactie P7)
Het voornaamste doel van het “Belgian Research Initiative on eXotic nuclei – Brix” netwerk is de studie van atomen en hun kernen met een ongewone verhouding van het aantal proton tot neutronen; de zogenaamde exotische kernen. Het voorgestelde onderzoek is gebaseerd op vier belangrijke pijlers: kernstructuur en -reacties, nucleaire astrofysica, fundamentele interacties en atoomfysica. Op het kruispunt van deze domeinen zullen in het kader van het BriX netwerk experimentele en theoretische studies, die erg met elkaar verwezen zijn, uitgevoerd worden. De belangrijkste experimenten, waarvoor speciale instrumentatie en nieuwe technologieën zullen gebruikt en ontwikkeld worden, zijn verval en laser-spectroscopie studies, nucleaire momentmetingen, Coulomb excitatie en reactie studies. Theoretische studies bestrijken ‘few-body’ kern- en reactiemodellen, beschrijvingen die voorbij de gemiddelde veldbenaderingen gaan en schillenmodel en hun symmetrieën voor het kernfysica luik, globale kernmodellen en specifieke reacties voor het astrofysica luik en relativistische en elektronische correlatiestudies in multi-electron systemen voor het atoomfysica luik. Verder zal een technische ontwerpstudie en het uitwerken van het onderzoekspotentieel van het ISOL@MYRRHA-project, een on-line separator gekoppeld aan de Belgische MYRRHA proton versneller, worden ondernomen. Dit laatste vormt een belangrijk onderdeel wat de lange termijntoekomst van dit onderzoeksgebied betreft.
De Belgische partners van de universiteiten van K.U.Leuven, ULB (Brussel), Ugent, Ulg (Luik) en van het onderzoeksinstituut SCK•CEN (Mol) samen met de internationale partners uit GANIL-Caen en CEA / IRFU-Saclay (Frankrijk), en GSI-Darmstadt en Uköln (Duitsland) werken samen in het BriX netwerk. Het combineren van de expertise die in dit nieuwe netwerk aanwezig is, de mogelijkheden die de Europese versnellersinstituten bieden (voornamelijk ISOLDE-CERN, GANIL en GSI), de nieuwe instrumentatie en theoretische benaderingen ontwikkeld tijdens de vorige IAP fase en de nieuwe mogelijkheden die beschikbaar komen met de MYRRHA versneller, laat ons toe om drie belangrijke doelstellingen te definiëren. Deze komen overeen met de prioriteiten die recent in het “NuPECC Long Range Plan 2010” vermeld werden. We plannen:
- een studie van exotische atoomkernen teneinde onze kennis van de sterke en zwakke interacties in het nucleaire medium en de voorspelbaarheid van kern- en astrofysische modellen te verbeteren
- een studie van de atomaire structuur van exotische kernen, met inbegrip van de zware elementen, teneinde de atomaire theorie te valideren en te verbeteren en essentiële informatie te leveren voor de interpretatie van laser-spectroscopie metingen
- om gebruik te maken van de unieke mogelijkheden van de MYRRHA-versneller (Mol, België) door belangrijke stappen te zetten op weg naar de realisatie van het ISOL@MYRRHA-project.
In vergelijking met de vorige IAP fase werd het netwerk uitgebreid met verschillende nieuwe Belgische onderzoeksgroepen die extra expertise aanbrengen: atoomfysica (ULB en Ulg), nucleaire astrofysica (ULB), kernspectroscopie (ULB) en kernreactie theorie (Ugent). CEA / IRFU-Saclay (Frankrijk) sluit zich aan als een nieuwe internationale partner met expertise in de kernmodellen, kernreacties, kernsplijting en “Super Heavy Element” onderzoek. We mogen stellen dat het Brix netwerk nu expertise bundelt op het gebied de theoretische en experimentele kernfysica, de nucleaire astrofysica en de atoomfysica. Het programma bestaat uit een coherent theoretisch en experimenteel pakket dat zich toespits op de studie van radioactieve ionenbundels. Door middel van de studie van een beperkt aantal, zorgvuldig uitgekozen, atoomkernen, meestal exotische kernen, onderzoeken we:
- de kernstructuur en –reacties van lichte atoomkernen, van atoomkernen met een gesloten proton en/of neutron configuratie en van isotopen van de zwaarste elementen.
- de response van de atoomkern op sterke en elektrozwakke probes teneinde informatie te verkrijgen over de ‘equation of state’.
- specifieke eigenschappen van de fundamentele interacties door middel van de vervalkenmerken van exotische kernen.
- de atomaire eigenschappen van de exotische kernen, met inbegrip van isotopen van de zwaarste elementen.
- atoomkernen wiens eigenschappen een belangrijke rol spelen in de nucleaire astrofysica.
Uitgebreide experimentele campagnes aan de versnellersinstituten van ISOLDE-CERN (Zwitserland), GANIL (Frankrijk) en GSI (Duitsland), alsook kleinere campagnes op andere faciliteiten, zijn voorzien. Tevens zullen de theoretische activiteiten in nauw verband staan met de experimentele inspanningen (en vice versa) waarbij we een effectieve wederzijdse bevruchting nastreven.
Het voorgestelde BriX netwerk vormt een essentiële schakel in het proces op weg naar de volgende generatie radioactieve bundelfaciliteiten EURISOL en FAIR. Hierdoor kunnen Belgische onderzoeksgroepen een zichtbare rol spelen in de internationale onderzoeksinspanning rond radioactieve bundels en dit op de domeinen van de atomaire-, nucleaire- en astrofysica. Tevens zal de theoretische en experimentele vooruitgang die door dit netwerk verwezenlijkt zal worden een belangrijke voedingsbodem zijn voor het ISOL@MYRRHA project.
