Fizika i tehnologija ionskih snopova

Ionski snopovi MeV-skih energija su standardni istraživački alat u mnogim područjima znanosti, od bazične nuklearne fizike do različitih primjena u istraživanjima materijala i medicinskoj fizici. Osim same upotrebe ionskih akceleratora, eksperimenti u tim različitim područjima fizike imaju mnoge druge zajedničke točke, npr. metode i tehnike u eksperimentalnom radu i obradi podataka. Krenuvši od tih zajedničkih pristupa eksperimentu, predlažemo ambiciozan plan istraživanja u analizi ionskim snopovima, fizici materijala, detektorima zračenja i niskoenergijskoj nuklearnoj fizici. Temeljna znanstvena oprema ovog prijedloga je akceleratorsko postrojenje Instituta Ruđer Bošković, koje je najveće istraživačko postrojenje u Hrvatskoj i jedino koje nudi međunarodni pristup opremi za istraživače EU kroz FP7 program. Najmodernije tehnike razvijene na postrojenju su odlična osnova za predložene teme istraživanja. Sljedeći važan element za uspjeh ovog centra je izučen, iskusan i međunarodno prepoznat kadar. Znanstvenici uključeni u ovaj prijedlog imaju ne samo potrebnu znanstvenu ekspertizu, nego i veliko iskustvo u vođenju međunarodno financiranih projekata.
Međudjelovanje ionskih snopova s materijom osnova je svih predloženih istraživanja. Poznavanje bazičnih procesa međudjelovanja koristi se za karakterizaciju nepoznatih uzoraka, osobito njihovog sastava. Novitet u ovom analitičkom pristupu je istraživanje procesa osjetljivih na kemijsku građu uzorka, kao što je ionskim snopom potaknuta desorpcija molekula s površine uzoraka, koje se nakon toga analiziraju masenom spektrometrijom. Za kontroliranu izradu novih materijala istražiti će se na nanometarskoj skali efekti koje ioni rade u materijalu, što može omogućiti razvoj novih alata za nanostrukturiranje. Poticaj ovim istraživanjima je nedavno otkriće uređenja nano-točaka pomoću ionskih snopova. Ozračivanje detektora zračenja mikro-snopom iona omogućuje istraživanje procesa sakupljanja naboja, što može voditi na razvoj novih vrsta detektora, a osobito onih otpornih na zračenje kao što je dijamant. Ove primjene imaju također važan utjecaj na bazična istraživanja u nuklearnoj fizici, gdje se izabrani ubrzani ioni sudaraju s jezgrama mete u svrhu izučavanja nuklearnih reakcija i strukture. Predložit će se eksperimenti na akceleratoru IRB-a i velikim međunarodnim postrojenjima kojima je cilj traženje ključnih odgovora za razumijevanje kolektivnih efekata u jezgrama (sparivanje, klasterizacija) i reakcija od važnosti za nuklearnu astrofiziku.
Naposljetku, razvoj vrhunske opreme, tehnika ozračivanja i analize, alata za strukturiranje materijala i srodnih tehnologija, osigurat će širu primjenu postojećeg znanja u drugim poljima istraživanja, primjenama od općeg značaja, te prijenosu znanja u industriju, što će imati veliki utjecaj na razvoj društva.