Ny lasermetod ger inblick i radioaktiva atomkärnor
Genom att rikta pulser av laserljus mot atomer kan forskare studera hur radioaktiva grundämnen sönderfaller på några få sekunder. Metoden beskrivs i en ny avhandling från Göteborgs universitet som visar att atomkärnorna hos grundämnena neptunium och fermium har formen av en rugbyboll.
Aktinoiderna är en samling grundämnen längst ner i det periodiska systemet. De har en hög densitet, är radioaktiva och flera av dem existerar bara några sekunder innan de sönderfaller. Bara fyra av de fjorton grundämnena som hör till gruppen finns naturligt på jorden. De övriga kan tillverkas i en accelerator, men endast i mycket små kvantiteter. Uran är den mest kända aktinoiden, men i en ny avhandling från Göteborgs universitet riktas blicken mot neptunium och fermium.
Svåra att studera
– De här grundämnena är svåra att studera eftersom de är instabila och bara existerar i extremt små mängder i taget en mycket kort tid. Samtidigt kan vi ha stor användning av dem. Därför är det viktigt att försöka få reda på mer om aktinoidernas atomkärnor och dess egenskaper, säger Mitzi Urquiza, samverkansdoktorand vid Institutionen för fysik på Göteborgs universitet ihop med den tyska laserutvecklingsföretaget Hübner Photonics.
För att kunna göra det har ett EU-finansierat nätverk samlat 15 forskare vid olika universitet, forskningsinstitut och industripartners. De har utvecklat en ny analysmetod med en pulsad laser, baserat på en så kallad Optical Parametic Oscillators (OPO). Lasertekniken kan nå våglängder, färger, som vanliga lasersystem har svårt att producera med tillräcklig intensitet och våglängdsprecision.
Laserpulserna riktas mot atomerna och då upptäcks små energiförändringar i de våglängder som absorberas. Dessa förändringar ger forskarna information om atomkärnans storlek och form, vilket är avgörande för att kunna förstå deras egenskaper.
Atomkärnor som rugbybollar
– Tack vare vår nya metod kunde jag få fram den första högkvalitativa beskrivningen av fermiums och neptuniums atomkärnor. Deras kärnor har formen av en rugbyboll. Mätningarna fick göras på flera olika anläggningar i Europa, var och en med unik utrustning som behövdes för studien, säger Mitzi Urquiza.
Resultaten i studien kan användas för att förfina teoretiska modeller för atomer och atomkärnor, vilket gör det lättare att identifiera nya möjliga grundämnen och isotoper vid framtida experiment. Neptunium ingår i kärnbränslecykeln och på lång sikt kan en ökad kunskap om grundämnet bidra till framsteg för att minska kärnavfallet, men också för att producera radioisotoper som används i cancervården.
Avhandling: Optical Parametric Oscillators for Spectroscopy of Actinides
Kontakt: Mitzi Urquiza, samverkansdoktorand vid Institutionen för fysik på Göteborgs universitet och Hübner Photonics, e-post: mitzi.urquiza@gu.se
Presskontakt: Telefon 076-618 69 70, e-post: press@science.gu.se