Долгое время считалось, что атомы являются мельчайшими частицами, из которых состоит вся материя, однако позже были открыты электроны, вращающиеся вокруг ядра, состоящего из протонов и нейтронов. И на сегодня остаются насущные вопросы: откуда берутся эти ядра, какие силы определяют их поведение?

На эти вопросы попытаются ответить ученые во Франции с помощью ускорителя частиц, получившего название SPIRAL2.

Ядра атома были открыты в 1911 году, а их составляющие стали известны два десятилетия спустя. Однако  сегодня ученые все еще очень мало знают о ядре, которое в 10 000 раз меньше атома, но составляет 99,9% от его массы.

Для изучения ядра в рамках проекта стоимостью 153 млн долларов ученые синтезируют и исследуют так называемые «экзотические» ядра, которые рождаются в центре звезд и не обнаружены на Земле. Ученые попытаются понять, как эти ядра возникают в условиях экстремально высоких температур, для чего пропустят плотные пучки ионов — атомов, лишенных некоторого количества электронов, — по 40-метровому подземному туннелю на 10 метровой глубине. Пучки ударятся о некое препятствие и распадутся на субатомные частицы, включая ядра, многие из которых никогда не были обнаружены на Земле.

Этот эксперимент должен помочь понять, почему различные ядра имеют разное соотношение нейтронов к протонам, а именно это соотношение определяет заряд атома и химический элемент, которому он принадлежит. Ядра атома варьируются от самых легких, водород, с единственным протоном, до самых тяжелых, уран, 92 протона.

Ученые также надеются произвести радиоактивные ядра, которые будут излучать сильную, но локализованную радиацию, что поможет в лечении раковых заболеваний. Эти супер-маленькие частицы могут быть внедрены в организм больного и начать излучать радиацию только в момент попадания непосредственно в опухоль, не нанося вред здоровым тканям организма, как это происходит сейчас.

Исследование может также помочь в нахождении более безопасного и эффективного метода генерировать энергию в процессе расщепления атомного ядра.

Похожие проекты также реализуются в нескольких странах мира, включая Канаду и Швейцарию.