近日，美国能源部科学办公室(DOE-SC)批准为密歇根州立大学稀有同位素束(FRIB)设施提供重大扩建资金，拨款4850万美元用于建造一种新仪器——高透射光束线(HTBL)，这是高刚性光谱仪(HRS)的组成部分。
这一新进展标志着美国能源部对FRIB的持续投资又迈出了一步。自2012年以来，FRIB已获得超过15亿美元的投资。FRIB已经被公认为世界领先的稀有同位素加速器之一，旨在揭示在恒星爆炸等极端宇宙事件中产生的富中子同位素的特性。
包括新HTBL在内的HRS将通过将涉及这些同位素的实验的亮度提高多达100倍来增强FRIB的能力。性能的提升将使科学家能够对原本难以研究的同位素进行更复杂的实验。HRS旨在让研究人员更好地了解同位素的基本特征，包括质量、电荷和速度。为了实现这一目标，该仪器将传输以接近光速50%的速度传播的同位素，这种高速传输有利于在稀有同位素生产目标中使用更厚的箔，大大提高了同位素反应成功的可能性。
HTBL旨在将FRIB的先进稀有同位素分离器(ARIS)产生的稀有同位素光束传输到光谱仪部分(SPS)或其他实验站。HTBL本身就提供了大量的科学机会，因为它可以携带稀有同位素到达可以研究富中子系统发射的伽马射线的目标位置，并将分析由这种相互作用产生的带电粒子。目前正在开发一种专门的探测器系统来测量动量和散射角，这对于在实验中识别散射粒子至关重要。
整个HRS系统由HTBL和SPS组成，跨度超过230英尺。HTBL由12个不同配置的磁铁构成，重约640,000磅，旨在以近乎完全的效率将同位素运送到各种实验装置。SPS包括八个额外的磁铁，其中两个是FRIB有史以来建造的最重磁铁之一，分别重1,320,000磅和740,000磅。
此前，2023年9月，美国能源部已向FRIB额外拨款1.15亿美元用于HRS，并承诺拨款5.29亿美元用于支持7.3亿美元FRIB项目完成后的运营，此外还拨款1.99亿美元用于初始运营费用。HTBL的建设预计将于2030年4月完成，但取决于国会每年的拨款。
密歇根州立大学研究与创新副校长Doug Gage强调了FRIB对于推进大学研究目标的重要性。他指出，FRIB对于密歇根州立大学实现2030年达到10亿美元研究支出的目标至关重要。Gage将FRIB描述为一项旨在实现创新和重大进步的合作努力，可使各个行业受益。
自2022年5月运营以来，FRIB已将自己定位为国内外科学研究的重要资源。该占地536,000平方英尺的设施因其及时完工和成本效益而获得认可。作为美国能源部科学技术委员会核物理办公室下属的用户设施，FRIB对于涉及医学、材料科学和国家安全等多个领域的研究至关重要。
自成立以来，FRIB一直专注于本地投资，其94%以上的采购和劳动力来自美国，78%来自密歇根州。目前，该中心拥有员工565人，其中包括153名研究生和134名本科生，致力于培养和发展下一代科学家和工程师。
FRIB正在进行的项目包括单粒子效应设施(FSEE)和即将建成的芯片测试设施(KSEE)，旨在解决全国先进微电子技术测试能力不足的问题。HTBL资金的批准标志着FRIB及其在推动科学研究边界方面的承诺取得了重大进步。该设施是理解复杂核相互作用的基石，并有可能产生对各个科学学科产生连锁反应的宝贵见解。
