På existensens strandkant
Karin Markenroth behandlar i sin doktorsavhandling ett antal olika experiment som studerar atomkärnor på och bortom gränsen för bunden materia. Försöken är utförda vid ett flertal laboratorier i Europa och USA under de senaste fem åren. De experimentella resultaten ger pusselbitar till hur atomkärnor håller ihop.
Makarna Curies upptäckt av radioaktivitet för ett århundrade sedan markerar starten på det forskningsfält som betecknas subatomär fysik och som behandlar naturen sedd på längdskalor kortare än atomens radie. Atomradien är några miljondels millimeter, medan atomkärnan är ytterligare 100000 gånger mindre. Naturen runt oss är nästan uteslutande uppbyggd av stabila atomer. Men några få atomkärnor har halveringstider som är av samma storleksordning som jordens ålder, och det var strålningen från dessa och deras radioaktiva döttrar som upptäcktes.
Det har visat sig att det inte räcker att studera den naturliga radioaktiviteten för att förstå hur krafterna som håller ihop neutroner och protoner till atomkärnor fungerar. Med hjälp av acceleratorer skapar man i laboratoriemiljö radioaktiva isotoper som inte finns naturligt på jorden, då de faller sönder på några få tusendelar av en sekund. Däremot kan de bildas i universum, till exempel i exploderande supernovor.
Skillnaden mellan dessa mycket radioaktiva atomkärnor och de stabila isotoperna är deras förhållande mellan antalet neutroner och protoner. För lätta, stabila kärnor är dessa tal jämförbara. Ett exempel är naturligt kol som har 6 protoner och 6 neutroner. I laboratorier kan man skapa kol med upp till 10 extra neutroner innan man kommer till gränsen för hur stor skillnaden i proton- och neutrontal kan vara.
Alternativt kan man ta bort neutroner så att bara tre återstår. Bortanför dessa extrema gränser kan inte kraften binda ihop nukleonerna längre, och de faller isär.
Experimentella studier av kärnor i de exotiska gränslanden har i forskningslaboratorier världen över högsta prioritet. När man har skapat atomkärnorna kan de undersökas antingen genom reaktionsexperiment eller studier av de radioaktiva sönderfallsprocesserna.I båda fallen krävs känsliga detektoruppställningar och komplex dataanalys för att extrahera de fysikaliska egenskaperna hos atomkärnorna.
Avhandlingen ”Exploring the Exotic” försvaras vid en offentlig disputation vid Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet. Disputationen äger rum den 26 oktober kl. 13.15 i hörsal Kollektorn på MC2, Kemivägen 9, Chalmers, Göteborg.
Karin Markenroth är från Jönköping.
För vidare information kontakta:
Karin Markenroth, Experimentell fysik, Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet,
tel: 031-772 3258, e-post: karin.markenroth@fy.chalmers.se
