RD4

Departament Experimente Gama

Parametrii unici ai fasciculelor gama de la ELI-NP in special densitatea spectrală mare și polarizabilitatea crescută deschid un drum nou în cercetarea fotonucleară.
Un program variat de cercetare in domeniul fizicii nucleare si al aplicațiilor cu fascicule gama strălucitoare a fost definit într-un număr de mai multe Memorii Tehnice (TDR) iar instrumentația de realizare a acestora se află în curs de proiectare sau execuție. Primele experimente cu sistemul de fascicule gama vor fi realizate în zonele experimentale E7, E8 și E9 din clădirea destinată laboratoarelor ELI-NP. Programul include experimente de fluorescenta de rezonanță nucleară (nuclear resonance fluorescene – NRF), măsurători ale reacțiilor fotoneutronice, studii ale secțiunilor eficace ale reacțiilor (γ,α) sau (γ,p) și experimente de fotofisiune.

Experimentele bazate pe fluorescență de rezonanta nucleară (Nuclear resonance fluorescence – NRF) asigură o nișă de cercetare specifică pentru infrastructura ELI-NP. În mod particular, fasciculele gama de dimensiunea unui creion din cadrul ELI-NP vor oferi accesul la ținte care sunt disponibile în cantități mici și vor deschide grupul actinidelor pentru studii NRF. Se vor realiza de asemenea studii de înaltă rezoluție a distribuției puterii dipolilor în regiunea rezonantei dipolilor pygmy (pygmy dipole resonance - PDR). În vederea explorarii acestui program experimental se construiește ansamblul de detectori ELIADE cu detectori de germaniu de tip clover segmentati cu citire digitală.

Ansamblul de detectori ELIADE din cadrul ELI-NP este alcătuit din 8 detectori clover HPGe segmentați și 4 detectori de LaBr3. Detectorii sunt amplasați pe două inele, unul la 90 de grade și celălalt la 135 de grade față de axa fasciculului. Unghiul detectorilor din primul inel poate fi variat cu 4 grade în jurul poziției nominale de lucru. [Romanian Reports in Physics, Vol. 68, Supplement, P. S483–S538, 2016]

Conducător de experiment: Dmitry TESTOV

Experimentele fotonucleare peste pragul emisiei de neutroni abordează aspecte legate de structura nucleară și abundența astrofizică a speciilor nucleare, de exemplu secțiunile eficace de fotodezintegrare pentru nuclee rare relevante pentru sinteza nucleară a p-process, și structura nucleară a rezonanțelor dipolilor gigant (GDR) din studiile dezintegrării gama și a neutronilor, precum și studii ale rezonanței dipolilor pygmy (pygmy-dipole resonance – PDR) și rezonanței dipolilor magnetici (magnetic dipole resonance – MDR). În plus masuratorile imbunatatite vor soluționa discrepanțele mari din literatura de specialitate a secțiunilor eficace (γ,xn) parțiale. În mod particular sunt în curs de execuție două configurații principale cu privire la acest program experimental: ELIGANT-GN și ELIGANT-TN.

Configurația actuală a ansamblului ELIGANT-GN cuprinde 15 detectori scintilatori de LaBr3(Ce) și 19 detectori scintilatori de CeBr3 pentru detecția razelor gama, și 33 de detectori scintilatori lichizi și 22 de detectori Li-glass pentru detecția neutronilor rapizi. ELIGANT-GN are ca obiectiv principal detectarea coincidențelor dintre razele gama și neutronii care se emit prin dezexcitarea nucleelor.

Configurația actuală a ansamblului de detectori ELIGANT-TN constă din 28 tuburi de heliu-3 integrate într-un cub din polietilenă.

Conducător de experiment: Pär-Anders SÖDERSTRÖM

Experimentele din sfera fotofisiunii vor aborda identificarea barierelor de fisiune prin studii ale rezonanțelor de transmisie, precum și studii ale modurilor rare de fisiune. Pentru realizarea acestui program experimental sunt proiectate două instrumente:
ELI-BIC (Camera de ionizare Bragg) este un ansamblu de patru camere, fiecare conținând câte o camera de ionizare cu rețea Frish cu două fețe extrem de eficientă pentru detecția fragmentelor de fisiune binară împreună cu opt telescoape ∆E-E pentru măsurarea particulelor usoare încărcate electric. Fiecare telescop este alcătuit dintr-o camera de ionizare și un detector segmentat din siliciu cu două fețe (DSSD) pentru determinarea pierderii de energie și respectiv a energiei rămase. Gazul care se va utiliza pentru măsurare, P-10 (90% argon, 10% metan) va avea aproximativ 1 bar.

Ansamblul ELITHGEM este alcătuit din 12 detectori de tip THGEM (THick Gas Electron Multiplier/Multiplicator de electroni cu gaz dens), care oferă senzitivitate la nivel de poziție precum și o eficienta de detectie ridicata. Detectorul în ansamblu acoperă un unghi solid de aproximativ 80% din 4π și fiecare unitate THGEM, împreună cu un electrod de citire cu segmentare, asigură o localizare pixelată reală a radiației cu rezoluție unghiulară de aproximativ 5°. Ansamblul este integrat într-o camera de gaz umplută cu gaz izobutan la o presiune de aproximativ 5 mbar.

Conducător de experiment: Andreas OBERSTEDT

La ELI-NP dezvoltăm un program de cercetare pentru studiul studiul proprietatilor nucleelor exotice bogate in neutroni. Nucleele de interes vor fi produse prin fotofisiunea nucleelor actinidelor cu ajutorul unui fascicul gama de bandă largă, acoperind regiunea rezonanțelor gigant dipolare (GDR).

Echipamentul ELISOL va produce fascicule de ioni radioactivi (RIB) prin intermediul fotofisiunii la nivelul unei stive de ținte de actinide amplasată în centrul unei celule de gaz. Această celulă criogenică de stopare (CSC) va funcționa cu heliu la aproximativ 75 K și va exploata diverse câmpuri electrice DC și RF pentru termalizarea și extragerea rapidă a fragmentelor de fisiune. Un cvadripol de radiofrecvență (RFQ) va forma fascicule de ioni radioactivi (RIB) prin răcirea, gruparea și filtrarea acestor fragmente. Componenta exotică bogată în neutroni a fasciculului de ioni radioactivi va fi selectată de un spectrometru de masă de tip MR-ToF (Timp de zbor cu reflexie multiplă) având o inalta rezoluție. Nucleele rare și exotice selectate vor fi analizate de o stație cu bandă de dezintegrare beta și o stație de spectroscopie laser colineară.

Conducător de experiment: Paul CONSTANTIN

Extreme Light Infrastructure Silicon Strip Array (ELISSA) este un aranjament experimental format din detectori segmentați de siliciu care se construiește la ELI-NP. Programul experimental cuprinde cateva reacții importante pentru formarea elementelor in timpul epocii Big Bang, in timpul exploziilor de tip supernova dar și pentru formarea elementelor grele in condițiile așa numitului "p-process".

Una din reacțiile cele mai importante propuse pentru măsurare este 7Li(γ,3H)4He, care este de interes pentru rezolvarea enigmei formării izotopilor de litiu dar și pentru verificarea unor modele teoretice de descriere a reacțiilor nucleare. Măsuratori folosind ELISSA cu fascicule gama cu energii mai mari de 3.5 MeV pot conduce la calcularea mai precisă a secțiunii eficace a reacției de formare a 7Li.

Procesele de fotodisociere sunt printre cele mai importante reacții nucleare din timpul așa numitului "p-process". Anumiți izotopi de molibden (Mo) și ruteniu (Ru) sunt produși doar de p-process in timpul exploziilor de tip supernova. Măsuratori experimentale de secțiuni eficace in reacții de tip (γ,p) si (γ,4He) pe 92Mo, 96Mo și 98Ru, 144 și 146Sm sunt propuse cu ELISSA.

ELISSA este formată din detectori de siliciu de tip X3 aranjați in trei inele de cate 12 detectori intr-o configurație cilindrică și 8 detectori de siliciu de tip anular care acoperă bazele cilindrului. ELISSA asigură detectarea particulelor incărcate incepând de la o energie joasa, cu o rezoluție energetică si unghiulară foarte bună, asigurând o acoperire de aproape 4π a unghiului solid.

Conducător de experiment: Cătălin MATEI

Camera cu proiecție temporală ELITPC este un detector gazos în cadrul căruia gazul acționează în același timp ca țintă pentru reacția nucleară și ca mediu de detecție. Detectorul va fi utilizat pentru a investiga dezintegrarea nucleelor usoare precum 12C și 16O in multiple particulele alfa și a secțiunii transversale a reacțiilor de fotodisociere (γ,p) sau (γ,α). Volumul activ al incintei, în care are loc reacția și se detectează produșii de dezintegrare, va avea o lungime de 35 cm și o secțiune transversală pătrată de 20 cm × 20 cm, centrată în jurul axei fasciculului cu o fereastră pentru fasciculul gama și o altă fereastră pe partea laterală pentru sursa alfa. Multiplicarea electronilor eliberați se va realiza printr-o succesiune de folii de tip GEM (Gas Electron Multiplier/Multiplicator de electroni pe bază de gaz). Sarcina va fi redată de un instrument de citire de tip u-v-w montat pe o placă de circuite care utilizează tehnologia multistrat și alcătuită din trei straturi de rețele (u-v-w) traversate la 60°. Corelatia dintre poziția 2D în planul de colectare si informația temporală va permite reconstrucția 3D a produșilor de reacție. Reconstrucția 3D a evenimentelor va permite de asemenea identificarea reacțiilor în care sunt implicate mai mult de două particule, precum 12C(γ,3α), sau când se produc mai multe evenimente (inclusiv în fundal) într-o fereastră scurtă de timp de colectare a informațiilor.

Conducător de experiment: Sohichiroh AOGAKI

Fasciculele γ de la ELI-NP vor fi utilizate pentru producerea unor fascicule intense de pozitroni. Fasciculele de pozitroni vor fi utilizate pentru cercetarea și caracterizarea materialelor, de exemplu pentru studii privind structura și defectele metalelor, semi-conductorilor și izolatorilor. În acest sens se vor utiliza și dezvolta mai multe tehnici analitice. Odată devenite disponibile în cadrul ELI-NP, fasciculele gama polarizate circular vor fi utilizate pentru producerea fasciculelor polarizate de pozitroni. Astfel, ELI-NP va oferi fascicule gama cu capabilități fără precedent.

Conducător de experiment: Nikolay DJOURELOV

În cadrul ELI-NP vor fi dezvoltate tehnici analitice bazate pe fluorescenta de rezonanță nucleară (nuclear resonance fluorescence – NRF) precum și radiografie și tomografie industriala bazate pe raze gama. Aceste studii vor fi îndreptate în direcția aplicațiilor specifice de neproliferare nucleară și de gestionare a deșeurilor, precum și a cercetării în domeniul patrimoniului cultural. În plus, la ELI-NP se vor derula activități de cercetare în vederea producerii de radioizotopi pentru aplicații medicale. În acest sens este proiectată o stație de iradiere conectata cu un sistem de transport pneumatic si cu un sistem de detectie.

Conducător de experiment: Violeta IANCU

Laboratorul de detectori și spectroscopie este echipat să asigure posibilitatea testării detectorilor și configurațiilor de electronică înainte de utilizarea acestora în cadrul programelor experimentale.

Conducător de experiment: Alfio PAPPALARDO
Name Position Info
Andreas OBERSTEDT Research Scientist CV     Papers
Nikolay DJOURELOV Research Scientist II CV
Paul CONSTANTIN Research Scientist III (Deputy Head) CV     Papers
Mihai CUCIUC Research Scientist III CV    
Violeta IANCU Research Scientist III CV
Pär-Anders SÖDERSTRÖM Research Scientist III CV
Gabriel SULIMAN Research Scientist III CV     Papers
Dmitry TESTOV Research Scientist III CV     Papers
Nadia TSONEVA-LARIONOVA Research Scientist III CV
Yi XU Research Scientist III CV
Anukul DHAL Postdoctoral Research Assistant
Vlad VASILCA Postdoctoral Research Assistant
Andreea GHERGHE PhD Student
Dragos NICHITA PhD student
Teodora PETRUSE PhD Student
Adrian ROTARU PhD Student
Anamaria SPATARU PhD Student
Alexandru STATE PhD Student
Fan ZHU PhD Student
Sohichiroh AOGAKI Engineer
Gheorghe CIOCAN Engineer
Traian ROMAN Engineer
Media Gallery
This section is under construction. Sorry for the inconvenience!

Contact Us

office.gdedeli-np.ro

(+4)021.404.23.01

Publications