Exotiska atomkärnor sprider ljus över grundämnen
En forskargrupp ledd av Bo Cederwall, professor på KTH, har identifierat den grundläggande strukturen i den extremt neutronfattiga atomkärnan 92Pd. Upptäckten, som nu presenteras i vetenskapstidskriften Nature, leder till nya insikter inom grundläggande kärnfysik men kan också ha konsekvenser för vår förståelse av stjärnors utveckling och hur en del av våra grundämnen har skapats.
Mer i detalj handlar det om att strukturen i atomkärnan 92Pd, med lika antal neutroner och protoner, skiljer sig markant från vad som hittills observerats i alla andra kända atomkärnor. I denna exotiska atomkärna har starkt kopplade neutron-protonpar ett avgörande inflytande för strukturen i kärnans grundtillstånd och lågt liggande exciterade tillstånd. I andra atomkärnor dominerar i stället neutron-neutronpar och proton protonpar, vilket ger egenskaper som liknar supraflytande helium eller supraledande fasta ämnen.
– Dessa exotiska atomkärnor har i sitt grundtillstånd en helt annan struktur än vanliga atomkärnor har. Upptäckten ger större förståelse för den komplicerade företeelse som atomkärnor är, säger Bo Cederwall, professor i experimentell kärnfysik på KTH.
Han berättar samtidigt att just det här forskningsprojektet pågått i nära tio år, men att genombrottet kom nyligen. Det var inte helt lätt att upptäcka atomkärnan 92Pd i de kärnkollisioner som forskarna använder sig av för att studera de allra mest instabila atomkärnorna.
– Det är som att hitta den berömda nålen i höstacken, bara några få atomkärnor på miljonen är en 92Pd, en sådan som vi vill studera. Det är en gyllene händelse när de dyker upp, säger Bo Cederwall.
Till sin hjälp har forskarna använt sig av mycket avancerad utrustning, som har byggts upp på acceleratoranläggningen GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds) i Frankrike.
Detektorsystemet som har använts för att identifiera strukturen i 92Pd har byggts upp bland annat av KTH-forskargruppen.
– Extremt avancerad utrustning krävs för att skapa och studera atomkärnor under extrema förhållanden i laboratoriet. Och extrema förhållanden krävs för att testa de teoretiska modellerna av atomkärnors uppbyggnad på ett avgörande sätt.
Men man tror att dessa exotiska atomkärnor även kan skapas i naturen – i vissa typer av våldsamma stjärnexplosioner. Teoretiska modeller visar att de kan uppstå i binära system av supertäta neutronstjärnor och stjärnor av typen röda jättar, säger Bo Cederwall.
Arbetet har utförts av forskare vid kärnfysikgruppen på Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med kollegor från flera andra universitet och forskningsinstitutioner.
– Här finns Nature-artikeln [Ref 1]
– Pressmeddelande riktat till forskare och vetenskapspress (28 kB) [Ref 2]
Kontaktinformation
För mer information, kontakta Bo Cederwall på 08 – 55 37 82 03 eller cederwall@nuclear.kth.se
