Større, sterkere og mye mer intens. Institutt for fysikk og astronomi på Aarhus universitet har fått 37 millioner kroner fra det danske vitenskapdepartementet for å bygge en ny partikkelakselerator, ASTRID2.

Den skal plasseres under instituttets parkeringsplass. ASTRID2 vil ligge i helt i verdenstoppen når det gjelder synkrotronstråling.

Synkrotronstråling er den intense strålingen som sendes ut av svært raske elektroner når disse tvinges i en sirkulær bane av et magnetfelt.

Allerede i dag strømmer det fysikere, biologer og leger fra hele verden til den nåværende ASTRID, hvor man har det unike utstyret som skal til for å kunne produsere den nødvendige synkrotronstrålingen.

Nå vil tilstrømmingen av forskere fra innland og utland uten tvil bli enda større, fordi den nye akseleratoren kan produsere en synkrotronstråling som vil kunne treffe et mål med betydelig større presisjon og intensitet enn ASTRID.

– Dermed får man en intens stråling, slik at man enten kan gjennomføre eksperimenter langt raskere eller betydelig mer detaljert enn hittil, forteller Søren Pape Møller.

Skal kartlegge levende celler

Med ASTRID2 vil fysikerne få et unikt verktøy som kan brukes innen en rekke fagområder. Biologer kan skape unike 3D-modeller av levende celler, mens leger kan jakte på årsaken til alvorlige sykdommer som for eksempel sklerose, eller undersøke virkningen av nye legemidler.

Ingeniører og materialfysikere vil kunne kartlegge egenskapene av spesielle materialer og nye eksotiske legeringer.

I forhold til ASTRID får ASTRID2 en mye mindre stråle. Mens strålen på ASTRID måles i millimeter, så kommer strålen på ASTRID2 til å kunne måles i noen få hundredeler av en millimeter, og det utgjør en svært stor forskjell når man skal undersøke et fysisk fenomen.

– Vi vil kunne tilby verdens forskere den ultimate kilden til synkrotonstråling. I det bølgelengdeområdet som de to akseleratorene opererer i, kommer vi til å høre hjemme blant verdens absolutt ledende.

- Det vil bare være få steder som vil kunne måle seg med oss, forteller Pape Møller, som leder byggeprosjektet og dessuten er direktør i Institute of Storage Ring Facilities.

Første utfordring er designet

For øyeblikket er instituttets forskere i gang med å gjøre ferdig designet av ASTRID2, og det arbeidet forventer de å avslutte innen årsskiftet.

Deretter begynner det egentlige byggearbeidet, som kommer til å strekke seg over to år.

De neste par årene går med til å få koblet de to akseleratorene sammen – ASTRID skal nemlig fôre ASTRID2 med elektroner som beveger seg med lysets hastighet.

Dekker en stor del av spekteret

Synkrotronstrålingen inneholder hvitt lys og røntgenstråling. Strålingens energi avhenger av elektronenes energi, samt den baneradius de følger. Man skiller mellom hard og myk stråling.

Den harde strålingen sendes ut av elektroner med særlig høy energi. ASTRID2 kan produsere elektromagnetisk stråling som kommer fra det ultrafiolette lyset og over til røntgenområdet.

For å få en helt nøyaktig stråle, som treffer innenfor et så lite område som mulig, utstyrer man de lange rørene i akseleratorens med magneter som hele tiden bøyer elektronstrålen til høyre eller venstre.

I ASTRID var det bare plass til én av disse såkalte ondulatorene. I ASTRID2 vil forskerne installere hele fire, og det er nettopp de som er hemmeligheten bak den svært presise og intense strålen.

Umiddelbart virker ikke 37 millioner som så mye – ikke sett i forhold til at det er snakk om noe den mest avanserte teknologien som finnes. Forklaringen er at man kan bruke mye av det eksperimentelle utstyret fra ASTRID.

– Én ting er å kunne skape selve lyset, altså synkrotronstrålingen i seg selv. Men hvis den skal kunne brukes til noe, må man også ha det eksperimentelle utstyret som gjør det mulig å gjennomføre selve eksperimentene. Men det meste av dette har vi allerede, sier Pape Møller.

Synkrotronstråling i rommet

6500 lysår unna pumper den berømte Krabbetåken ut energirik synkrotonstråling. Strålingen er skapt av elektroner som slynges rundt av sterke magnetfelt.

Krabbetåken er restene av en tung stjerne som avsluttet livet som en supernovaeksplosjon. I tillegg til skyen er det eneste som er igjen av stjernen en raskt roterende nøytronstjernen.

Supernovaen ble oppdaget av kinesiske astronomer i år 1054.

Dette bildet er tatt i det infrarøde bølgelengdeområdet av Spizter Space Telescope. Det blåhvite området avslører en sky av elektroner som holdes fanget av det gjenværende magnetiske feltet. Magnetfeltet slynger elektronene rundt, noe som får dem til å sende ut synkrotronstråling.

Inntil for få tiår siden var det bare astronomiske objekter som Krabbetåken som var i stand til å sende ut synkrotronstråling, men i de siste tiårene er det altså også lykkes forskerne å kunne frambringe strålingen i sine laboratorier.

Lenker

Kontaktopplysninger for Søren Pape Møller

______________________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.