Miscelazione di metalli per migliorare le prestazioni

Shreyas Balachandran del Jefferson Lab viene premiato per i suoi progressi nella trasformazione delle leghe di niobio in componenti per acceleratori di nuova generazione

DOE/Thomas Jefferson National Accelerator Facility

immagine: Shreyas Balachandran è stato scelto per ricevere il Premio per l'eccellenza dei materiali criogenici dell'ICMC, assegnato ogni anno a un individuo sotto i 40 anni che ha dimostrato innovazione, impatto e riconoscimento internazionale per il proprio lavoro nel promuovere la conoscenza dei materiali criogenici.vedere di più

Credito: Jefferson Lab del DOE: AIleen Devlin

NEWPORT NEWS, VA – La passione adolescenziale per i metalli ha portato a un prestigioso premio all'inizio della carriera per uno scienziato dei materiali a radiofrequenza superconduttiva (SRF) presso il Thomas Jefferson National Accelerator Facility del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Shreyas Balachandran è stato scelto per ricevere il Premio per l'eccellenza dei materiali criogenici dell'ICMC, assegnato ogni anno a un individuo sotto i 40 anni che ha dimostrato innovazione, impatto e riconoscimento internazionale per il proprio lavoro nel promuovere la conoscenza dei materiali criogenici.

"È bello essere riconosciuti per quello che fai, ma è una testimonianza delle persone che hanno creduto in te e ti hanno dato una possibilità", ha detto Balachandran. "Ho avuto mentori eccellenti durante tutto il mio viaggio. E considero questo premio come un riconoscimento a tutti coloro che sono stati coinvolti in tutto il lavoro che ho svolto."

La ricerca di Balachandran si concentra principalmente sul niobio, che tra le altre applicazioni viene utilizzato per realizzare cavità superconduttrici per acceleratori di fasci di particelle, incluso il potente Continuous Electron Beam Accelerator Facility, o CEBAF, del Jefferson Lab. CEBAF è una struttura utente del DOE Office of Science che ospita la ricerca di oltre 1.850 fisici nucleari in tutto il mondo.

Le cavità del niobio costituiscono la spina dorsale di un acceleratore. Sono alloggiati in una serie di criomoduli e superraffreddati dall'elio liquido a circa 2 Kelvin, o -456 Fahrenheit, per annullare la normale resistenza e accelerare gli elettroni mentre passano quasi alla velocità della luce, fornendo raggi per gli esperimenti.

Il niobio è fondamentale per gli acceleratori di particelle per la ricerca scientifica e nella scoperta di materiali, nelle cure mediche e nel risanamento ambientale. Scienziati e ingegneri lavorano costantemente per ottimizzare le prestazioni del metallo migliorandone la lavorazione o combinandolo con altri elementi, come titanio, azoto, stagno e alluminio per creare leghe e strutture più efficienti, durevoli e superconduttrici.

Il lavoro di Balachandran include lo sviluppo di una nuova lega di niobio-tantalio-afnio con applicazioni per fili superconduttori di prossima generazione. Attualmente sta sperimentando Nb3Sn, un composto di niobio-stagno che superconduce a una temperatura più elevata rispetto al niobio puro, che eliminerebbe la necessità di impianti criogenici massicci e costosi e potrebbe diventare un punto di svolta negli acceleratori ad alta energia. Sebbene Nb3 Sn sia più fragile del niobio, potrebbe eliminare la necessità di grandi e costosi impianti di refrigerazione criogenica per raffreddare le cavità dell’acceleratore di particelle. Ciò lo renderebbe un punto di svolta per gli acceleratori di particelle ad alta energia.

Un detective in metallurgia

Balachandran è nato e cresciuto a Bangalore, nel sud dell'India. Il suo interesse per i metalli è stato stuzzicato durante una competizione scolastica, portandolo a divorare libri universitari sulla metallurgia. Ha continuato a conseguire la laurea in ingegneria meccanica presso l'RV College of Engineering in India e presso la Texas A&M University a College Station, dove ha conseguito il master e il dottorato. La sua tesi di dottorato riguardava lo "Sviluppo della microstruttura nel niobio sfuso in seguito a grave deformazione plastica e ricottura".

Con una borsa di studio per la gestione dell'acceleratore del DOE, ha condotto un lavoro post-dottorato presso l'Applied Superconductivity Center presso il National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) presso la Florida State University di Tallahassee dal 2015 al 2018. La sua ricerca includeva lo sviluppo di materiale di niobio ad alta purezza per la superconduzione Applicazioni SRF per acceleratori lineari.