ويتعين على الولايات المتحدة أن تحافظ على ريادتها في مجال العلوم النووية. راي

يمكن أن تساعد دراسة خصائص النظائر النادرة علماء الفيزياء الفلكية في شرح كيفية إنتاج التفاعلات التي تحدث عندما تنفجر النجوم العناصر التي تشكل الأرض وجميع الكواكب الأخرى

من المحتمل أنك لم تقرأ هذه القصة الإخبارية في العناوين الرئيسية، لكن الباحثين في المختبر الوطني الأمريكي للسيكلوترون فائق التوصيل (NSCL) في جامعة ولاية ميشيغان قد قاموا مؤخرًا بإنشاء أثقل نظير للزنك (السيليكون) تم رصده على الإطلاق. وبعد ضرب شعاع من أيونات الكالسيوم على هدف مصنوع من التنغستن، قام العلماء بتحليل منتجات التفاعل وحددوا ثلاثة أيونات من الشكل 44.

يحتوي كل منها على 14 بروتونًا و30 نيوترونًا (في الشكل الطبيعي يوجد 14 نيوترونًا). وبالنظر إلى أن هذه النواة الكبيرة تمكنت فقط من البقاء على قيد الحياة لأجزاء قليلة من الثانية قبل أن تتحلل، فقد لا يبدو الإنجاز مثيرًا، لكن مثل هذه الأبحاث النووية حيوية للغاية.

يمكن أن تساعد دراسة خصائص النظائر النادرة علماء الفيزياء الفلكية في شرح كيفية إنتاج التفاعلات التي تحدث عندما تنفجر النجوم العناصر التي تشكل الأرض وجميع الكواكب الأخرى. يمكن دمج النظائر ذات الخصائص الكيميائية والإشعاعية المناسبة في علاجات السرطان الجديدة. والفهم الأفضل للنوى النادرة وغير العادية يمكن أن يفسر سبب كون الكون غنيًا بالمادة ولكنه خالٍ تقريبًا من المادة المضادة.

لقد سعى العلماء في NSCL (الذي أديره منذ عام 1992) وفي مختبر أرجون الوطني الأمريكي في دوباج، إلينوي، في السنوات الأخيرة إلى بناء معجل أيوني أكثر قوة يمكنه كشف أسرار النواة. وفي فبراير 2006، رفضت وزارة الطاقة الأمريكية اقتراح بناء معجل النظائر النادرة بتكلفة مليار دولار، وطلبت من مجتمع الفيزياء النظر في تصميم منشأة أرخص.

وفي ديسمبر/كانون الأول 2006، أصدرت لجنة تابعة للأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة تقريراً مؤلفاً من 124 صفحة، خلص إلى أن معجل أيونات أصغر حجماً، بتكلفة 550 مليون دولار فقط، لا يزال قادراً على القيام بعمل قيم، وأن بنائه ينبغي أن يعتبر أولوية قصوى.

افتتح علماء في اليابان مؤخرًا مصنعًا لحزم النظائر المشعة بقيمة 380 مليون دولار. ويخطط الباحثون في ألمانيا وفرنسا لاستكمال بناء مرافق مماثلة في السنوات الأربع المقبلة. ويحذر تقرير الأكاديمية الوطنية من أن "الفشل في تحقيق قدرات مماثلة (في الولايات المتحدة) لن يؤدي إلى خسارة القيادة الأميركية في هذا المجال فحسب، بل سيؤدي أيضاً إلى تآكل القدرات الحالية وتقليص تدريب العلماء النوويين الأميركيين في المستقبل". "

ومن بين الأسباب التي تدفعنا إلى الاهتمام بهذا التحذير هو أن وجود برنامج مستقر للأبحاث النووية يشكل ضرورة أساسية للحفاظ على القدرة التنافسية للولايات المتحدة في القرن الحادي والعشرين. وقد أكد السيناتور كارل ليفين من ميشيغان ومدير مؤسسة العلوم الوطنية أردن بيمينت جونيور على هذه النقطة خلال زيارتهما إلى NSCL في خريف عام 21.

يوجد حول NSCL مجتمع مكون من 700 باحث يأتون إلى المختبر من 100 معهد بحثي في ​​35 دولة. وفي عصر العولمة المتزايدة والحاجة المستمرة للتعاون عبر الحدود، ستستفيد الولايات المتحدة بشكل كبير إذا ضمنت بقاء المراكز الدولية البارزة للبحث والتعليم فيها. تقدم مثل هذه المراكز أفضل تعليم نشط للطلاب والباحثين الأمريكيين الشباب.

من الواضح، بالنسبة لنا نحن العاملين في هذا المجال، أن العلم نفسه - إنتاج ودراسة النوى الذرية التي لا توجد على الأرض ولكنها مهمة جدًا في الكون - يوفر السبب الأكثر إلحاحًا لبناء معجل جديد. وبالإضافة إلى الكشف عن أدلة جديدة حول تطور النجوم، فإن مثل هذه الأبحاث ستوفر أيضًا روابط مهمة متعددة التخصصات حول موضوعات علمية واسعة، مثل التنظيم الذاتي للمادة وظهور هياكل معقدة من وحدات هيكلية بسيطة. وسوف تعتمد العديد من الابتكارات المستقبلية في علوم المواد والطب ومجالات الطاقة النووية والأمن الداخلي على المعرفة التي اكتسبها العلماء النوويون.

وفي العلوم النووية، كما هي الحال في العديد من المجالات الأخرى، فإن احتمالات الاكتشافات الجديدة تجتذب أفضل العقول. ويتدفق الآن علماء فيزياء الطاقة العالية الذين يدرسون طبيعة المادة في الكون إلى مصادم الهادرونات الكبير (LHC) بالقرب من جنيف، والذي من المتوقع أن يبدأ العمل في عام 2008. ولكن لا يزال أمام الولايات المتحدة متسع من الوقت للحفاظ على قدرتها التنافسية في مجال الفيزياء النووية، وهو ما لا يقل روعة. وإذا تحركت الولايات المتحدة الآن، فلا يزال بوسعها أن تقود. إذا اخترت عدم التصرف، فسوف تتأخر.

تأليف: سي. كونراد جيلبكي، مدير المختبر الوطني الأمريكي للسيكلوترون فائق التوصيل (NSCL) في جامعة ولاية ميشيغان. يمكنك أن تقرأ عن خطط المختبر لمنشأة الجيل القادم للدراسة العلمية للنظائر على الموقع الإلكتروني. نشرت في مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل.