Tema

Nytt fenomen i atomkärnor kan skriva om fysikböckerna

När ett ämne byter skepnad, till exempel från fast till flytande form, händer det något med partiklarna. Nu har forskare upptäckt en ny oväntad fasövergång. Fenomenet kan ge fördjupad förståelse av universums minsta beståndsdelar – och kan innebära att läroböcker i fysik behöver skrivas om.

Evidens för en ny oväntad så kallad fasövergång har upptäckts av en internationell forskargrupp. KTH-professorn Bo Cederwall har lett arbetet.

– En sådan här upptäckt görs inte så ofta i grundforskningen. När man går vidare med detta inom teorin och med kompletterande experiment kan det leda till att man behöver revidera det som står om atomkärnor i läroböckerna, säger Bo Cederwall, professor i experimentell kärnfysik på KTH.

Tecken på okänd fasövergång
Genom att mäta korta livstider, av storleksordningen en miljontedels miljontedels sekund för energitillstånd ovanför grundtillståndet (så kallade exciterade tillstånd) har Bo Cederwalls forskargrupp funnit tecken på en fasövergång som inte tidigare träffats på. En fasövergång är enkelt beskrivet en snabb förändring i ett ämnes tillstånd. Till exempel när vattenmolekyler tillsammans byter skepnad mellan gas (”ånga”), vätska (”vatten”) och fast tillstånd (”is”).

– Just de atomkärnor vi har undersökt är så kortlivade, svåra att producera och identifiera att mycket litet information om deras struktur har kunnat mätas tidigare, säger Bo Cederwall.

Ger ökad förståelse av universum
Under ett år har forskargrupen analyserat flera terabyte data. Gammastrålning har studerats från kärnreaktioner vid partikelacceleratoranläggningen vid universitetet i Jyväskylä, Finland. Mätutrustningen, som bland annat består av germaniumkristaller, kan identifiera de mest sällsynta atomkärnorna.

Förutom fördjupad förståelse av hur universums minsta beståndsdelar är uppbyggda, kan de metoder och detektorsystem som forskargruppen har utvecklat tillämpas inom medicin och teknik. Diagnostik och strålningsbehandling av cancer, teknik för att upptäcka radioaktiva ämnen i miljön samt kärnämneskontroll mot spridning av kärnvapen är några exempel. Kärnfysikgruppen vid KTH arbetar även med sådana tillämpningar av sin grundforskning.

– Det är den extrema känsligheten i mättekniken som är avgörande för våra resultat. Vår allt mer förfinade teknik kommer både nya tillämpningar och nästa generations experiment tillgodo, säger Bo Cederwall.

Upptäckten är ett resultat av ett internationellt samarbete mellan KTH och lärosäten i Finland, Italien, England, Frankrike, Japan, Tyskland och Turkiet.

Forskningsresultaten publiceras inom kort i den vetenskapliga tidskriften ”Physical Review Letters”.

Kontakt:
Bo Cederwall, professor i experimentell kärnfysik på KTH, cederwall@nuclear.kth.se, 073-765 05 80

Läs också

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Nytt fenomen i atomkärnor kan skriva om fysikböckerna

 lästid ~ 2 min