Ny atomakselerator i Aarhus

En avansert atomakselerator har nettopp ankommet Aarhus Universitet i Danmark. Teknologien skal brukes på alt fra menneskeknokler til kartlegging av solens historie.

 (Foto: Jan Heinemeier)
(Foto: Jan Heinemeier)

Den nye atomakseleratoren i Aarhus:

Den nye atomakseleratoren har kostet 17 millioner kroner.

15 millioner er betalt av Det naturvitenskapelige fakultet ved Aarhus Universitet.

1 million er betalt av en forskningsbevilgning som førsteamanuensis Jan Heinemeier har mottatt.

Den siste millionen skal betales over de neste ti årene ved hjelp av de inntektene dateringssenteret får fra danske og utenlandske institusjoner.

Kilde: Jan Heinemeier

Hva skal den brukes til?

Apparatet skal avløse en atomakselerator fra 1970-tallet, som gikk i stykker i 2010.

Atomakseleratoren er det eneste av sitt slag i Danmark og skal hovedsakelig benyttes til karbon 14-datering og bestemmelser av beryllium 10.

Karbon 14-datering er en metode til å bestemme alderen på organisk materiale. Et materiales innhold av karbon kan røpe alderen ut fra opplysninger om den prosentvise fordelingen av karbon 14-isotopen i forhold til andre isotoper.

Maskinen kan også måle innholdet av radioaktive isotoper fra syv andre stoffer: hydrogen, beryllium, aluminium, kalsium, jod, plutonium og uran.

Kilde: Jan Heinemeier

En atomakselerator til 17 millioner kroner har nettopp ankommet Aarhus Universitet.

For øyeblikket holder teknikere på å stille opp og klargjøre apparatet, og førsteamanuensis Jan Heinemeier forteller at det er stor begeistring blant forskerne.

– Vi er fullstendig overbegeistret. Vi er som små barn på julaften, for vi står med fantastisk teknologi foran oss, forteller Heinemeier, som er leder av dateringssenteret ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet.

Han er en av hovedkreftene bak tre års arbeid for å få en ny atomakselerator.

Skal bestemme alder på menneskeknokler

Det nye apparatet skal primært brukes til presise karbon 14-dateringer, og ifølge Heinemeier er maskinen den mest avanserte av sitt slag.

Maskinen trenger for eksempel bare små prøver for å kunne bestemme alderen på gamle menneskeknokler, spyd fra jernalderen, mammutskjeletter, vikingskip eller helt andre gjenstander.

– I gamle dager brukte man en Geigerteller for å måle radioaktiv nedbryting fra prøvene. Men det var veldig ineffektivt. Atomakseleratorer her revolusjonert hele dateringsprosessen. Nå kan man klare seg med 10 000 ganger mindre prøvestoff enn tidligere, sier Heinemeier.

Isotopers vekt hjelper med å avgjøre alder

Ved en slik datering bruker man et materiales innhold av karbon 14 til å fastsette alderen.

Karbon finnes hovedsakelig i former, eller isotoper, hvor det veier enten 12 eller 13 atommasseenheter, som er vekten på det minste atomet, hydrogen. Men en svært liten del av atomene veier 14 enheter – og det er disse isotopene som gjør at forskerne kan bestemme en gjenstands alder.

– I maskinen vår utnytter man at denne isotopen veier 14 atommasseenheter. Maskinen kan kjenne forskjell på de forskjellige isotopene ved å sortere dem etter vekt – altså om de veier 12, 13 eller 14 enheter. Karbon 14 er så sjeldent at det krever mange magnetfelt og høye spenninger å gjøre det, sier Heinemeier.

En million volt

Den nye atomakseleratoren bruker en elektrisk spenning på opp til en million volt.

Tidligere hadde Aarhus Universitet en atomakselerator med en spenning på fem millioner volt, men den brøt sammen i 2010 i forbindelse med ombygninger på universitetet. Selv om den nye maskinen altså har en lavere spenning, er den på ingen måte mindre effektiv, forteller Heinemeier.

– Det er kommet mye mer sofistikerte og effektive metoder. Den nye maskinen representerer det ypperste i verden innenfor denne størrelsen og kategorien av akseleratorer, sier han.

Både politi og arkeologer

Dateringssenteret på Aarhus Universitet er et nasjonalt senter for karbon 14-datering, og det betyr samarbeid med en lang rekke vidt forskjellige forskere og institusjoner som har gjenstander de vil ha bestemt alderen på.

En ny atomakselerator har ankommet Aarhus Universitet og blir klargjort til bruk. (Foto: Jan Heinemeier)
En ny atomakselerator har ankommet Aarhus Universitet og blir klargjort til bruk. (Foto: Jan Heinemeier)

– Vi kan for eksempel få rettsmedisinske oppgaver. Hvis noen finner et kranium ute i skogen, så blir politiet tilkalt, og så må de selvfølgelig finne ut om det er snakk om et arkeologisk funn eller om er det er skjedd en forbrytelse. Vi kan med svært stor nøyaktighet si om det er snakk om en person som er død innenfor de siste 50 årene, sier Heinemeier.

Karbon 14-datering blir også brukt av forskningsfelt fra geologi til medisin, geofysikk, klimahistorie, arkeologi og lignende. Ifølge Heinemeier får forskerne i Aarhus også masse oppgaver fra utlandet.

Skal kartlegge solens historie

Den nye atomakseleratoren skal imidlertid ikke bare brukes til karbon 14-datering. Den kan også analysere prøver for å finne innholdet av uhyre sjeldne isotoper fra syv andre forskjellige stoffer.

For eksempel kan teknologien finne fram til innholdet av beryllium 10-isotopen i iskjerneboringer eller i prøver fra sjøbunnen.

– Det kan brukes til å kartlegge solens historie med en svært stor nøyaktighet. Mengden av beryllium 10 i prøvene er et uttrykk for hvordan solens aktivitet har vært gjennom tiden. Det er man diskuterer mye i dag i forbindelse med klimaendringene, sier Heinemeier.

Fikk stor rabatt

Den nye maskinen er produsert av et nederlandsk firma som ifølge Heinemeier er det ene av to firmaer i verden som er i stand til å produsere denne typen atomakseleratorer.

– Vi fikk en betydelig rabatt – rett og slett fordi vi er kjent i resten av verden på dette feltet. Så det nederlandske firmaet ville veldig gjerne ha et apparat stående hos oss, sier Heinemeier.

Aarhus Universitet er ifølge Heinemeier det eneste stedet i Danmark som kan utføre akseleratormassespektrometri (AMS).

Men selv om denne teknologien er svært avansert, er ikke apparatet det mest avanserte i verden.

– Noe av det mest avanserte er en svært stor akselerator som står i Dresden i det gamle Øst-Tyskland. De kan for eksempel analysere klor 36-isotopen. Det kan ikke vi, men vi har lagt inn plass til en slik enhet hvis vi får råd i fremtiden, sier Heinemeier.

I gang om et halvt år

Heinemeier forklarer at innholdet av klor 36-isotoper blant annet kan brukes til å bestemme når og hvor lenge et mineral har vært eksponert for kosmisk stråling.

Det gir forskerne opplysninger om når gjennom historien at det har vært fritt for isbreis, og dermed kan man bruke analysen til klimaforskning.

Forskerne i Aarhus regner med at den nye maskinen vil bli startet opp i begynnelsen av desember. Så vil den komme i full drift om et halvt års tid. Det tar nemlig tid å justere og teste teknologien.

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

Powered by Labrador CMS