Fransk partikelaccelerator går i gang med eksotisk søgen

Tænkte længe at være de mindste byggesten i al materie, vi ved nu, atomer selv er sammensat af elektroner, der drejer rundt om en kerne, der består af protoner og neutroner.

Men hvor kommer kerner fra? Hvordan smides de? Hvilke kræfter styrer deres adfærd? Dette er spørgsmål til en ny partikelaccelerator kaldet SPIRAL2, der skal indvies i Caen, Nordvestfrankrig, på torsdag.

Atomkernen blev opdaget i 1911, og dens bestanddele omkring to årtier senere.

Alligevel ved forskere stadig meget lidt om kerner, som er omkring 10, 000 gange mindre end de atomer, de sidder i.

For at studere dem, projektet på 138 millioner euro ($ 153 millioner) vil syntetisere og undersøge såkaldte "eksotiske" kerner, normalt smedet i stjernernes kerner og findes ikke på Jorden.

"Vi vil forstå, hvordan disse stofopbyggende elementer produceres under de ekstreme varmeforhold, der findes i stjerner, "sagde Jean-Charles Thomas, en forsker ved Frankrigs CNRS videnskabsinstitut.

For at skabe sådanne partikler, forskere vil skyde tætte bjælker af ioner-atomer, der er fjernet fra nogle af deres elektroner-over en tunnel på 40 meter (131 fod) cirka 10 meter under jorden.

"Vi vil genskabe, hvad der sker inde i stjerner i laboratoriet, "Sagde Thomas til AFP.

Bjælkerne eksploderer mod en måloverflade, nedbrydning i subatomære partikler, herunder kerner, hvoraf mange aldrig ville have været set på Jorden.

Forskere håber, at eksperimentet vil hjælpe med at forklare, hvorfor forskellige kerner har forskellige forhold mellem proton og neutron. Forholdet er det, der bestemmer ladningen af ​​et atom og det kemiske element, som det tilhører.

Atomkerner på Jorden varierer fra de letteste, brint, med en enkelt proton, til de tungeste, uran, som har 92.

Kerner er omkring 10, 000 gange mindre end deres atomer, men indeholder 99,9 procent af massen.

"SPIRAL2 vil give adgang til en lang række eksperimenter på eksotiske kerner, som har været umulige indtil nu, "hedder det i en erklæring på projektets websted.

"I særdeleshed, det vil give intense stråler af neutronrige eksotiske kerner, hvis egenskaber er lidt undersøgt i øjeblikket. "

Bjælkerne, 10 til 100 gange mere atomtæt end dem, der bruges til nogen andre partikelacceleratorer i dag, vil skabe store mængder eksotiske kerner til yderligere eksperimenter, forventer teamet.

Forskere mener, at der er næsten 8, 000 typer af eksotiske kerner, hvoraf vi har observeret nogle 2, 900 indtil videre.

Medicin og energi

Projektledere håber, at SPIRAL2 vil give fordele for kræftbehandling og atomkraft.

"Vi håber at producere radioaktive kerner, som ... vil afgive meget stærk, men lokaliseret stråling" til tumorbehandling, sagde Herve Savajols, projektets videnskabelige koordinator.

Disse super-små partikler kunne kun injiceres i kræftpatienter for kun at afgive deres stråling, når de når de målrettede tumorer, således uden at skade ikke-kræftvæv, som eksisterende behandlinger gør.

Forskningen kan også hjælpe med at designe en mere sikker, grønnere og mere effektiv metode til at generere energi fra nuklear fission, en proces, der involverer opdeling af atomer med neutronstråler.

SPIRAL2, vil indgå i GANIL heavy ion -acceleratoren i Caen - et projekt fra Frankrigs Atomenergikommission (CEA) og CNRS, med opbakning fra EU.

Lignende projekter udvikles også i andre lande, herunder Canada og hos European Organization for Nuclear Research (CERN) i Schweiz.

© 2016 AFP