日本核子物理獨領風騷

日本核子物理獨領風騷
知識通訊評論第50期

「理化學研究所」(RIKEN)的加速器，大大提升創造重元素的目標。

現今全世界使用的粒子加速器，能量都不夠強大，無法造成足堪使用的鈾離子光束。但情況到十二月間有所變化；日本將啟動多部加速器相連而組成的龐大設備，造出全世界能量最強大的重放射性同位素光束。

放射性同位素指的是元素的不同形式，它們很不穩定，原因是它們內含的中子，數目比正常情況要多一些，或者少一些，所以會產生放射性衰變。核子物理學家正在研究罕見、存在時間很短的同位素，想了解它們的屬性，以及它們是怎麼形成的。日本埼玉縣的「理化學研究所」(RIKEN)原本擁有的加速器，就能造出全球最強的放射性同位素光束，但即使是那些機器，也只能產生質量較輕元素放射性同位素的光束。

但是十二月起，理化學研究所將一大升級。所內斥資四百四十億日元（三億七千八百萬美元）的「放射性同位素光束工廠」(Radioactive Isotope Beam Factory)將在現有的直線及迴旋加速器上，再增加兩部迴旋加速器，以及世界第一部超導迴旋加速器，如此一來，研究所便有能力把任何元素的光束，以光速的七成，加速到鈾元素。升級後的光束將導引打向目標元素如鈹，將中子與質子撞擊出來，創造出想要的同位素。

這個設施將為天文物理學開啟新頁。美國伊利諾州芝加哥市「阿岡國家實驗室」資深科學家席佛(John Schiffer)表示，有了新的設備，日本理化學研究所的科學家便有機會研究只存在宇宙最熱恆星中的核子同位素。

除了探索鈾元素的形成以外，理化學研究所還打算探究各種不同、生存期很短的原子核之屬性，同時尋找讓重原子核穩定得令人稱奇的中子與質子「魔術數字」。這些實驗將由明年開始，全面運作則在二○一一年。理化學研究所專門研究加速器科學的「仁科中心」主任矢野安重(Ysushige Yano)表示，這項設備將讓日本成為這個領域的世界領袖；矢野還表示，日本其他的大型物理設施，只是歐美各國同類型設施的升級版，但這次可大不相同，日本科學家將獨領風騷。

但各國的競爭者可不打算讓日本好日子過太久。美國正計畫建造名為「罕見同位素加速器」(The Rare Isotope Accelerator)的超導直線加速器，目前已經裝置完竣，預計成本是十億美元。法國新的放射性同位素研究設備及實驗大約在二○一二年竣工；德國則在二○一四年。卡昂市法國重離子加速器GANIL主任賈雷(Sydney Gales)表示，再有五到六年時間，日本就不再是第一名了。