Forskare från Technical University of München (TUM) och Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har inlett ett nytt kapitel i sitt mångåriga samarbete kring generering av ultrakalla neutroner (UCN). En andra källa för ultrakalla neutroner har nyligen installerats vid TRIGA-forskningsreaktorn i Mainz. I de första testerna, denna källa har levererat utmärkta resultat. Neutroner är de neutrala partiklar som utgör en del av atomkärnan. I obunden form, som så kallade fria neutroner, de är instabila och förfaller snabbt. Experiment med ultrakalla neutroner är av särskild relevans för grundforskning inom fysik, särskilt inom områdena kosmologi och partikelfysik. För det här syftet, fria neutroner kyls till mycket låga temperaturer, sakta ner deras rörelse till en nivå där de kan förvaras i speciella behållare.

Den första källan till ultrakalla neutroner etablerades i Mainz 2006 i ett gemensamt projekt med TUM. Baserat på erfarenheterna från detta system, en optimerad källa installerades på strålrör D i TRIGA-reaktorn i Mainz inom ramen för Cluster of Excellence "Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA). Denna källa görs också tillgänglig för externa användare och används för sådana uppgifter som att mäta halveringstiden för en fri neutron. Denna källa används huvudsakligen i pulslägesdrift.

Förra vintern, forskare från München och Mainz installerade en andra neutronkälla på strålrör C. Komponenterna byggdes vid TUM, sedan transporterad till Mainz, och installeras inom sju dagar. "Vi har lärt oss ganska mycket under de senaste åren och har rekonstruerat jonkällan på strålrör C för att förbättra den, " sa Dr. Andreas Frei från forskningsneutronkällan Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) vid TUM, som har deltagit i projektet sedan början 2006.

Forskarna i München använder resultaten från testerna och erfarenheterna från systemet i Mainz för att designa en högeffektiv källa som ska installeras vid FRM II i Garching som arbetar med en reaktoreffekt på 20 megawatt. "Vi testar enskilda komponenter här och kommer att använda insamlade data för att utveckla material för vår framtida källanläggning, " förklarade professor Stephan Paul vid TUM. Den planerade anläggningen kommer att användas för att undersöka grundläggande aspekter av neutronens egenskaper.

"Vår nya UCN-källa levererar enastående resultat, och tillsammans med våra kollegor från TUM är vi mycket nöjda med att installationen blev klar på så kort tid, ", tillade professor Tobias Reich vid Johannes Gutenberg University Mainz. "Vi förväntar oss att i framtiden få nya insikter om hur vi ytterligare kan uppgradera en sådan källa till ultrakalla neutroner." Tillgång till enheten på strålrör C kommer också att tillhandahållas till andra forskarlag under kommande år. Källan genererar ultrakalla såväl som kalla neutroner, som kan användas, till exempel, för strukturella utredningar.