Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego jest jedynym w kraju ośrodkiem eksperymentalnej fizyki jądrowej, dysponującym cyklotronem ciężkich jonów oraz nowoczesnymi spektrometrami, umożliwiającymi prowadzenie prac badawczych z dziedziny struktury jądra atomowego i reakcji jądrowych. Warszawski akcelerator, cyklotron izochroniczny o K=160, przyspiesza wiązki jonów do energii w zakresie od 2 do 10 MeV na nukleon, a uzyskiwane intensywności sięgają kilkuset pnA.

W 2010 roku zainstalowano i uruchomiono w ŚLCJ UW nowe źródło ECR (elektronowy rezonans cyklotronowy), znacznie rozszerzając zakres wiązek jonów dostępnych w laboratorium. Oprócz dotychczas uzyskiwanych wiązek pierwiastków gazowych oraz posiadających związki w postaci gazowej – poczynając od boru, a kończąc na argonie – dostępne staną się także wiązki jonów metali, a także zdecydowanie cięższych pierwiastków.

Dostęp do wiązki z akceleratora ŚLCJ UW jest przyznawany przez dyrektora Laboratorium na podstawie rekomendacji międzynarodowego Komitetu Programowego (Programme Advisory Committee). Jedynym kryterium oceny projektów jest wartość naukowa i techniczna wykonalność proponowanego eksperymentu. Grupy eksperymentalne mogą bezpłatnie korzystać z układów doświadczalnych zainstalowanych na stałe na traktach jonowych. Wśród dostępnych układów pomiarowych należy wymienić układy:

• SYRENA - duża uniwersalna komora rozproszeń,
• IGISOL - separator masowy „on-line” typu skandynawskiego,
• CUDAC - układ krzemowych detektorów cząstek typu PIN-dioda,
• JANOSIK - system wielodetektorowy, w którego skład wchodzi duży kryształ NaI(Tl) z aktywnymi i pasywnymi osłonami oraz 32-częściowy filtr krotności,
• ICARE – wielodetektorowy układ pozwalający na identyfikację cząstek naładowanych i pomiar ich energii, przeniesiony do ŚLCJ UW ze Strasburga,
• EAGLE – najnowszy i ciągle rozbudowywany, wielodetektorowy spektrometr promieniowania γ, który może współpracować z licznymi detektorami pomocniczymi: spektrometrem elektronów konwersji wewnętrznej, filtrem krotności cząstek naładowanych obejmującym kąt bryłowy 4π, komorą rozproszeń wyposażoną w 100 detektorów typu PIN-dioda oraz filtrem krotności kwantów γ złożonym z 60 kryształów BaF₂, polarymetrem HPGe. W lipcu 2011 układ EAGLE został wzbogacony o 20 precyzyjnych detektorów germanowych promieniowania gamma o wysokiej wydajności, użyczonych na dwa lata przez europejskie konsorcjum GAMMAPOOL.

Badania prowadzone w ŚLCJ UW mają charakter interdyscyplinarny i nie ograniczają się tylko do tematyki fizyki jądrowej. Duża część czasu pracy akceleratora jest przydzielana na eksperymenty z dziedziny fizyki ciała stałego, biologii, a także projekty aplikacyjne. Ważną rolę odgrywają prace dotyczące zastosowań medycznych fizyki jądrowej.

W budynku ŚLCJ UW powstał ośrodek produkcji radiofarmaceutyków do pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Został on wyposażony w wysokoprądowy cyklotron zdolny przyspieszać protony i deuterony do energii odpowiednio: 16 i 8 MeV. Ośrodek będzie produkował radiofarmaceutyki na potrzeby warszawskich szpitali. Będą w nim również prowadzone prace badawcze nad nowymi farmaceutykami.

We współpracy z Uniwersytetem Śląskim, Instytutem Fizyki Jądrowej PAN oraz Instytutem Chemii i Techniki Jądrowej w ŚLCJ UW realizowany jest projekt związany z wykorzystaniem izotopów alfa-promieniotwórczych w radioterapii nowotworów. W ramach przedsięwzięcia, w roku 2011 rozpoczęto wytwarzanie izotopu astatu (²¹¹At), wykorzystując reakcje ²⁰⁹Bi(alfa,2n) inicjowaną wiązką cząstek alfa przyspieszonych w cyklotronie ciężkojonowym. Obecnie ŚLCJ UW jest jedynym w kraju ośrodkiem wytwarzającym ten izotop.