Norsk fysikk-gåte vekker interesse

Stemningen er energisk og spent i syklotronlaboratoriet ved Universitetet i Oslo. I dag ankommer forskere fra 15 land for å kaste lys over et mysterium som ble oppdaget nettopp her. Det handler om noe som foregår inne i atomkjernene.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

- Det er både fascinerende og frustrerende på en gang, stråler stipendiat Ann-Cecilie Larsen. Men mest spennende:

- Ingenting er så morsomt som det vi ikke forstår!

Så hva er det forskerne ikke kan forklare?

- Vi har gjort noen eksperimenter hvor vi varmer opp atomkjerner til rundt 10 milliarder grader celsius, forteller professor Magne Guttormsen (på bildet til høyre).

- For å kjøle seg ned igjen, sender kjernene ut stråling. Det overraskende er at denne strålingen har langt lavere energi enn forventet. Vi forstår rett og slett ikke hva som foregår i kjernen.

Våget ikke å publisere

Oppdagelsen ble gjort ved en tilfeldighet: En PhD-student fra Lawrence Livermore Laboratory skulle undersøke egenskapene til jernkjerner ved å se på data fra Oslo.

Stjerner ender opp som jern når de dør, derfor er det interessant å vite mer om stråling fra nettopp slike kjerner.

Da veileder fikk se all den lavenergetiske strålingen, ble han overbevist om at det var gjort en feil i analysene. Alt ble gjennomgått på nytt, men med samme resultat.

Likevel våget ikke forskerne å publisere funnene før en forskningsgruppe i Budapest, på oppfordring, fant slik stråling i et helt annet eksperiment.


 

Med til historien hører også at en forskningsgruppe i Praha har gjort sammenliknbare eksperimenter hvor denne strålingen ikke observeres i like stor grad.

Reell effekt

Representanter fra begge disse forskningsgruppene kommer til Oslo, så da kan vi kanskje vente oss høy temperatur i diskusjonene?

- Det er litt for tidlig å si om det faktisk er en uoverensstemmelse mellom våre resultater og tsjekkernes. Men det er jo dette som gjør det kjempemorsomt! sier Guttormsen.

- Det er klart det blir motstand når vi presenterer noe som bryter med alle kjente forestillinger, og vi må regne med at vi etterprøves nøye, mener Guttormsen.

Senere er den samme effekten funnet for flere andre lette grunnstoffer, men ikke for tyngre kjerner.

Dette styrker forskerne ved syklotronlaboratoriet i troen på at det er en reell effekt som observeres, og ikke bare at det er noe galt med det eksperimentelle oppsettet.

Men noen idé om hva som forårsaker strålingen, finnes altså ikke.

På arbeidsmøtet som starter i dag, er halvparten av deltakerne teoretikere.

-Vi håper vi kan inspirere noen av dem til å komme med nye ideer. Derfor har vi lagt opp til mye diskusjonstid, og ikke minst skal vi ha mye sosialt samvær om kvelden. Det er gjerne i uformelle fora at det løsner, smiler Guttormsen.

Norges kraftigste partikkelakselerator

Eksperimentet som har så overraskende resultater ble utført med en syklotron, en maskin som akselererer partikler opp i høye hastigheter.

I dette tilfellet ble heliumkjerner som mangler et nøytron (helium har normalt to protoner og to nøytroner i kjernen) akselerert til 45 000 km/s, eller 15 prosent av lyshastigheten.

Med denne farten skytes de mot en 0,004 mm tykk film av jern. Ettersom det meste av atomet er tomrom går de fleste heliumkjernene uhindret gjennom filmen, men en del dulter borti en jernkjerne og plukker opp et nøytron.

Jernkjernen er nå et nøytron fattigere, men har høyere energi.

Kjernen “liker ikke” å være i tilstander med forhøyet energi - i løpet av nanosekunder kvitter den seg med overskuddsenergien ved å sende ut fotoner (gammastråling).

Mens eksperimentet pågår, registreres noen hundre slike kollisjoner hvert sekund, dag og natt i opptil to uker. Det gir nok data til å si noe om fotonenes energi.

Og nå er vi framme ved det som var så overraskende for forskerne: Mange av fotonene har uventet lav energi. Ingen vet hvorfor, men det må mest sannsynlig komme av en form for protonbevegelse i kjernen.

Protoner og nøytroner ligger nemlig ikke pent og stille. Tvert i mot; de farer rundt i en voldsom fart, omtrent halvparten av lyshastigheten.

Den høyenergetiske strålingen som observeres i eksperimentet, skyldes nøytroner og protoner som beveger seg i forhold til hverandre.

Grunnforskning med praktiske anvendelser

Selv om disse eksperimentene gjøres for å tilfredsstille et rent vitenskapelig vitebegjær, har kunnskapen som genereres betydning også utenfor fagområdet.

Forskningsresultatene er viktige for astrofysikere som forsøker å forstå hvordan supernovaer eksploderer.

Dessuten kan kunnskapen også få en svært nyttig anvendelse: Ved å bruke data fra forsøkene blir det mulig å regne ut hvordan en kan bli kvitt de mest langlivede isotopene i radioaktivt avfall.

Lenker:

Oslo Cyclotron Laboratory

Apollons artikkel: Kan forkorte levealderen på radioaktivt materiale

Powered by Labrador CMS