Denne maskinen kan erstatte anlegg på flere kilometer. (Bilde: University of Texas at Austin)

PARTIKKELAKSELERATOR

Fysikere vil filme atomer

Med stråler fra verdens minste partikkelakselerator.

Fysikere i Texas har bygget verdens minste partikkelakselerator av sitt slag.

Anordningen er i stand til å akselerere en halv milliard elektroner til to gigaelektronvolt (GeV) over en avstand på én tomme, altså 25,4 millimeter.

– Det er andre innretninger på denne størrelsen, men de har aldri klart å få energien i atomene noe særlig høyere enn én gigaelektronvolt. De eneste innretningene som tidligere har gjort dette, er enorme anlegg, forteller Daniel J. Oppenheimer ved Universitetet i Texas til Teknisk Ukeblad

Frem til i dag har man kun fått til noe tilsvarende i enorme anlegg som er flere hundre meter lange og svært kostbare å bygge.

Les også: Nå vil Cern åpne døren til det mørke universet

«Skrivebords-akselerator»

Forskerne omtaler dingsen som en såkalt tabletop particle accelerator, til tross for at den må sies å overgå størrelsen til de fleste skrivebord i noen grad.

– Frem til nå har denne energimengden krevd en konvensjonell akselerator som er lenger enn to fotballbaner, sier Mike Downer, professor i fysikk ved University of Texas til Popsci.

Han ser for seg at fysikerne de neste årene vil utvikle 10 og 20 gigaelektronvolts akseleratorer de neste årene, der akselereringen kun foregår over svært korte avstander.

Han ser for seg at fysikerne de neste årene vil utvikle 10 og 20 gigaelektronvolts akseleratorer de neste årene, der akselereringen kun foregår over svært korte avstander.I dette vakuumkammeret skjer partikkelakselerasjonen over omtrent 2,5 centimeter. University of Texas at Austin

For sammenlikningens skyld, så ble det på 1960-tallet bygget en tre kilometer lang kjempeakselerator ved Stanford University i California, som kan akselerere elektroner til en energi på 20 gigaelektronvolt. Anlegget går under betegnelsen SLAC for Standford Linear Accelerator.

De amerikanske fysikerne presenterte nylig funnene sine i tidsskriftet Nature communications.

Forskerne håper etterhvert at slike partikkelakseleratorer kan bli standardutstyr i laboratorier over hele verden. Det vil åpne enorme muligheter for forskning som i dag kun kan skje ved noen få gigantanlegg.

Les også: Koker trær på 1500 grader for å lage flydrivstoff

Røntgenlaser

Dersom fysikerne i Texas klarer å skalere opp det lille anlegget til 10 gigaelektronvolt, tror de at de kan lage en frielektron røntgenlaser (XFEL) med tilsvarende kompakt størrelse.

En slik laser lager pulser av røntgenstråling som har en svært kort tidsoppløsning.

De høyfrekvente røntgenstrålepulsene gjør det mulig å filme eller fotografere kjemiske og biologiske prosesser med ekstrem oppløsning..

– Røntgenstrålene vi kan lage har en varighet på et femtosekund, som er tidsskalaen der molekyler vibrerer og de hurtigste kjemiske reaksjonene skjer. De gjør det mulig for oss å se for eksempel atomstrukturen i et enkelt proteinmolekyl i en levende prøve, forteller Downer til Sciencerecorder.

 En femtosekund er en milliontedel av en milliarddels sekund.

I dag kan slike stråler kun fremstilles i enorme anlegg som er svært kostbare.

Blant annet Sverige og Danmark deltar i et europeisk prosjekt der en slik laser skal bygges i Hamburg. Prislappen for dette anlegget er omtrent åtte milliarder, partikkelakseleratoren som skal generere strålingen her blir 3,4 kilometer lang.

Les også:

Vil kurere kreft med partikkelstråler i Norge

Slik fanger de CO2 med salt  

Kvantefysikk for dummies