Ny laserteknik ökar tempot i jakten på supernovor
Om enda speciell atom av ämnet hafnium påträffades på jorden skulle det bevisa att en supernova exploderat nära vårt solsystem. Problemet är att hitta atomen – bland tio biljoner andra. Nu tror sig forskare vid Göteborgs universitet ha utvecklat en laserteknik som kan hjälpa till att vaska fram det eftersökta supernova-beviset.
Hafnium är ett metalliskt grundämne som i vår tid bland annat kommer till nytta i kärnreaktorer. Men en alldeles särskild isotop av ämnet tillverkas bara på ett enda sätt: när en supernova exploderar. Om isotopen, benämnd 182Hf, upptäcktes på jorden skulle det alltså bevisa att en supernova har exploderat nära vårt solsystem. Det har gjort hafnium-isotopen hett eftersökt av världens fysiker.
Tyvärr är isotopen sällsynt och svår att skilja ut – bara en av tio biljoner vanliga hafnium-isotoper förekommer som den speciella supernovavarianten. Forskaren Pontus Andersson vid Institutionen för fysik, Göteborgs universitet, håller tillsammans med kollegor från USA, Tyskland och Österrike, på att utvecklat en laserteknik som kan skjuta bort irrelevanta isotoper – och på så sätt isolera den mytiska varianten 182Hf.
På en avancerad nivå handlar det om negativa joner, som är atomer eller molekyler med en extra elektron. Genom att med laserteknik slå loss den extra jonen, och samtidigt registrera exakt vid vilken energimängd detta sker, vet forskarna att olika ämnen binder den extra elektronen olika hårt.
Med andra ord kan våglängden på en laserstråle väljas så att den skjuter bort den extra elektronen enbart från vissa grundämnen, medan joner av andra grundämnen förblir intakta. Om hafniumets supernovavariant finns på jorden hoppas Pontus Andersson och hans kollegor därmed kunna hitta den, helt enkelt genom att skjuta bort tillräckligt många av de störande atomerna för att hafnium från en supernova skall kunna upptäckas med vanliga analysmetoder.
Grunden till den nya tekniken har lagts genom avancerade atomfysiska experiment i samarbete med Stockholms universitet, VERA institutet i Wienoch Oak Ridge National Lab i USA. Tekniken vidareutvecklats nu innom det internationella samarbetet:
–Vår målsättning är att utveckla en metod som kan hjälpa till att rensa bort störande ämnen när man letar efter sällsynta isotoper. I många fall räcker enbart standard metoder inte till för att identifera mycket ovanliga atom varianter. Tekniken befinner sig fortfarande i utvecklingsstadiet, men vi har visat att vårt laserljus kan skjuta bort 99.99 % av de störande jonerna utan att förstöra de joner vi är ute efter, säger Pontus Andersson.
Avhandlingen Laser Interaction of Negative Ions – Fundamental Research and Applications försvarades vid disputation den 29 maj. Handledare var professor Dag Hanstorp.
Kontaktinformation
Kontakt:
Pontus Andersson, Institutionen för fysik, Göteborgs universitet
031-7723297
0704-363334
pontus.andersson@physics.gu.se
