V ÚJF proběhla mezinárodní experimentální kampaň zaměřená na výzkum supertěžkých prvků

12. 05. 2026

V Ústavu jaderné fyziky AV ČR se i letos uskutečnila tradiční experimentální kampaň zaměřená na výzkum homologů supertěžkých prvků (hSHE). Mezinárodní spolupráce, která letos vstoupila do svého jubilejního 10. ročníku, původně vznikla mezi ÚJF, Fakultou jadernou a fyzikálně inženýrskou ČVUT a Univerzitou v Oslu. Postupně se do ní zapojili také další významní partneři - ETH Zürich, GSI Darmstadt, Helmholtz Institute Mainz, Institut Paula Scherrera (PSI), Univerzita Johannese Gutenberga a Texas A&M University.

Experimenty probíhaly na cyklotronu U-120M, který patří mezi unikátní zařízení svého druhu a který provozuje Oddělení urychlovačů. ÚJF je jednou z mála laboratoří v Evropě i ve světě schopných urychlovat svazky izotopu helia He-3 s energiemi až 50 MeV. Právě tyto svazky jsou využívány pro produkci tzv. homologů supertěžkých prvků – radionuklidů, které svými fyzikálně-chemickými vlastnostmi připomínají skutečné supertěžké prvky, jako jsou rutherfordium, dubnium nebo seaborgium.

Samotné supertěžké prvky se v přírodě běžně nevyskytují. Jsou vysoce nestabilní a jejich produkce na velkých světových urychlovačích je technologicky mimořádně náročná a finančně velmi nákladná. Proto se pro studium jejich chemických vlastností využívají právě homology, které lze připravit pomocí jaderných reakcí na speciálních terčících ze stroncia, yttria, zirkonia, niobu, molybdenu či hafnia. Na vývoji speciální terčové komory a transportního systému spolupracoval ÚJF společně s FJFI ČVUT a Univerzitou v Oslu.

Významnou technologickou výzvou je i samotná práce s plynem 3He, který je velmi vzácný a nákladný. ÚJF proto vybudoval speciální recyklační systém, díky němuž se helium po experimentu vrací zpět prostřednictvím vakuového systému do uzavřené smyčky a není vypouštěno do atmosféry.

Pro potřeby experimentů byla v suterénu budovy cyklotronu rovněž vybudována specializovaná laboratoř, do níž jsou vzniklé radionuklidy transportovány pomocí tzv. gas-jet systému s aerosolem KCl. Tento systém umožňuje transport produkovaných prvků přímo k chemickým experimentům.

Každoročně do ÚJF přijíždějí v rámci těchto experimentálních kampaní významní zahraniční odborníci, postdoktorandi i studenti z renomovaných institucí. Experimentální kampaně tak představují nejen důležitou vědeckou aktivitu, ale také významnou platformu pro mezinárodní spolupráci a výchovu nové generace výzkumníků v oblasti jaderné fyziky a radiochemie.

Na letošní experimentální kampani se tradičně podílela také skupina ASHES (Aqueous Chemistry of SuperHeavy Elements) z FJFI ČVUT, která během experimentů úspěšně testovala nový subsystém pro rozpouštění aerosolů z plynné fáze do kapalného prostředí určený pro on-line chemické experimenty. SBěhem kampaně byl využit subsystém MARGE, vyvinutý v rámci infrastruktury FAIR-CZ, v níž ÚJF působí jako koordinátor. Tyto technologie jsou připravovány pro budoucí experimenty v rámci mezinárodní infrastruktury FAIR v německém Darmstadtu, konkrétně pro výzkum chemických vlastností supertěžkých prvků v rámci spolupráce NUSTAR.