CERN: Hur fungerar krafterna i atomkärnan?

2012-04-24

Hur håller materia egentligen ihop? 99,9 procent av atomernas inre består enbart av tomrum. En av Lunds forskargrupper använder utrustning på CERN för att studera detta. De utforskar gränsen för när atomkärnorna faller samman.

Joakim Cederkäll  Lundakollegorna Joakim Cederkäll (bilden) och Claes Fahlander visar runt bland sladdar och folieklädda cylindrar. Platsen är experimentstationen ISOLDE på CERN. Här har deras forskargrupp en del av sin arbetsvardag.

Deras övergripande mål är att förstå hur krafterna fungerar inne i atomkärnan; de är särskilt intresserade av att studera extremt kortlivade atomkärnor. I vissa fysikaliska förlopp ute i rymden, exempelvis supernovaexplosioner, är det sådana atomkärnor som både skapar och deltar i de gigantiska explosionerna.

– Vi vill jämföra olika energinivåer och livslängder som instabila atomkärnor har, säger Joakim Cederkäll, professor i kärnfysik vid Fysiska institutionen.

Han förklarar att det handlar om ren grundforskning, men påpekar också att de detektorer som forskarna utvecklat för den här typen av experiment även har kommit till användning på andra håll, exempelvis i den så kallade PET-kameran inom medicinsk teknik.

Efter några minuters rundvandring stannar Joakim Cederkäll och pekar på en glänsande cylinderdel som ingår i den utrustning som Lunds forskare ansvarar för vid ISOLDEs experimentstation. Det är med hjälp av denna utrustning som forskarna ska accelerera de instabila atomkärnorna.

– Dessa atomkärnor kan existera som mest i några millisekunder så det gäller att snabbt ta vara på dem, säger Joakim Cederkäll.

Han berättar att han alltid har varit fascinerad av hur det kommer sig att materia kan hålla ihop. Vad är det exempelvis som gör att man kan stå på golvet och inte faller igenom det? Joakim Cederkäll redogör för ett par av de fyra kända krafter som råder i världsalltet, dels den svaga kraften som bildas mellan atomkärnan och de snurrande elektronerna, dels den starka kraften som existerar inne i själva atomkärnan. Det är den starka kraften som forskarna i detta sammanhang vill veta mer om.

Råvaran till själva experimentet får de från CERNs protonacceleratorer. Protonerna leds in i ISOLDEs anläggning där de får kollidera mot ett tungt grundämne så att atomkärnorna splittras. Resultatet blir ovanliga, kortlivade atomkärnor som i sin tur accelereras mot ett nytt kollisionsämne, ett så kallat sekundärt strålmål, så att deras egenskaper ska kunna studeras.

Totalt sett har ISOLDE mellan 300 och 400 användare. Den befintliga acceleratorn vid experimentstationen ska framöver bytas ut mot sex nya moduler för att bilda en totalt sett 16 meter lång, ny accelerator. En av modulerna kommer att byggas inom ramen för CATE- projektet (se artikel bredvid).

Text & foto: Lena Björk Blixt

Fotnot. Utöver den svaga och den starka kraften finns det enligt dagens vetenskap ytterligare två typer av krafter: gravitationskraften och den elektromagnetiska kraften.


Tillbaka

Innehåll nr 3, 2013
Lunds universitet Box 117, 221 00 Lund. Telefon: 046-222 00 00