Avslører atomenes hemmeligheter

Forskerne jubler over en ny partikkelakselerator ved Aarhus Universitet. Den kan se strukturen atomer er plassert i.

Publisert

ASTRID2 akselererer elektroner til opp mot lysets hastighet og sender ut et svært intenst, kortbølgelys. Fra hovedrøret bøyes elektronene ved hjelp av enormt sterke magneter. Når elektronstrålen blir bøyd ved disse hastighetene, blir det sendt ut røntgenstråling. Den er uhørt konsentrert, og når den rettes mot et materiale, kan den derfor se svært dypt ned i det. (Animasjon: Coldvision Studio)

En av verdens mest avanserte partikkelakseleratorer er nettopp blitt bygget på dansk jord. Den kan avsløre alle slags hemmeligheter i ulike materialer.

Akseleratoren heter ASTRID2 og er nettopp flyttet inn på Aarhus universitets forskningssenter for akseleratorfysikk.

– Vår nåværende akselerator, ASTRID, ble bygget for 20 år siden, og den førte til store, uventede oppdagelser. Man har blant annet oppdaget noen svært små utposninger på menneskelige sædceller. Og man har oppdaget helt nye egenskaper ved materialet grafen, som er svært tynne lag av karbon. Takket være ASTRID har man funnet en måte å bruke grafen til transistorer, sier Søren Pape Møller, som har ledet byggeprosjektet.

– Ingen hadde tenkt på det da vi bygget den. Så vi forventer at ASTRID2 også vil skape spennende og uventede resultater, fortsetter han.

Ekstremt presis røntgenstråle

Søren Pape Møller har i mange år arbeidet med å bygge ASTRID2. Den store maskinen får partiklene opp i fart ved hjelp av enormt kraftige magneter. Deretter blir de sendt rundt i et rør med opp mot lysets hastighet. (Foto: Århus Universitet)
Søren Pape Møller har i mange år arbeidet med å bygge ASTRID2. Den store maskinen får partiklene opp i fart ved hjelp av enormt kraftige magneter. Deretter blir de sendt rundt i et rør med opp mot lysets hastighet. (Foto: Århus Universitet)

Den nye akseleratoren har en røntgenstråle som er langt mer presis og konsentrert enn den gamle.

Maskinen fungerer ved at en røntgenstråle blir reflektert i detaljer i det materialet man skal undersøke. Siden røntgenstrålen er mer presis, kan den fortelle om enda flere detaljer.

– Strålen på ASTRID2 er så fokusert at vi nå kan se på enda mindre områder. Ved å analysere elektronene som blir reflektert, kan vi si hvordan atomene er organisert rent geometrisk – altså hva materialet består av. Samtidig lærer vi også om hvordan atomene fungerer, sier Møller.

– Da kan vi endre og forbedre materialet. Vi kan for eksempel lage hardere materialer, bedre transistorer eller nye kjemiske forbindelser til bruk i medisiner. Det er slik naturvitenskapsfolk tenker: Vi skal undersøke en ting, lære noe nytt om den og så endre den, forteller han.

Gir ikke bilder

Partikkelakseleratoren er ikke et mikroskop i tradisjonell forstand – altså en anordning som viser et forstørret bilde. ASTRID2 produserer bare tall.

– Men man kan modellere de tallene, og det er slik vi kan danne oss et inntrykk av hvordan et materiale er bygget opp og oppfører seg, forteller Møller.

Resultater om noen år

Forskerne på Aarhus universitets forskningssenter for akseleratorfysikk har selv bygget ASTRID2. (Foto: Århus Universitet)
Forskerne på Aarhus universitets forskningssenter for akseleratorfysikk har selv bygget ASTRID2. (Foto: Århus Universitet)

Forskeren tror ASTRID2 vil føre til spennende oppdagelser om et par år.

Da den gamle ASTRID kom til Aarhus for 20 år siden, var teknologien fremdeles svært ny. Da åpnet partikkelakseleratoren jomfruelig land. I dag må man nok lete litt lenger før resultatene vil vise seg.

Men det er ikke noe skår i gleden for Møller. Han er sikker på at investeringen på 37 millioner kroner vil gi resultater. Den internasjonale interessen har også vært stor.

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