Lineære akseleratorer, som får elektroner opp i nesten lyshastighet, er svære greier. Det er et problem både med tanke på pris og fysisk størrelse, enten man skal produsere gigantiske forskningsmaskiner ved Cern i Sveits eller bygge strålemaskiner for medisinsk bruk.
Den tradisjonelle måten å bygge akseleratorer på er å dytte partiklene fremover i et radiofrekvensfelt. Teknologien ble først utviklet av nordmannen Rolf Widerøe som publiserte sine banebrytende resultater alt i 1928.
Nå finner vi den i alle partikkelakseleratorer rundt om i verden, enten strålen går i en ring eller i en linje.
Les også: Nå kan hvem som helst fordype seg i Cerns partikkeldata
Begrensning
Problemet med dagens lineære akseleratorer er at hvis feltstyrken blir for stor, kan feltet interagere med elektronene i metallet den er bygget av og bryte det ned eller smelte det. Med optimal styring og kunnskap om metallet kan man i dag opprettholde en feltstyrke på 100 MV/m.
Selv om det er flere ganger bedre enn i akseleratorene som eksisterer, kommer man ikke videre med dagens teknologi. Da blir størrelsen en begrensing.
– Vi jobber nå med en helt ny teknologi som er svært forskjellig fra dagens, sier nordmannen Erik Adli, som var med å utvikle teknologien under et treårig opphold på Stanford University.
Nå arbeider han som førsteamanuensis ved Universitetet i Oslo.
Potensialet til den nye teknologien han kaller plasmabølgeakselerasjon er en tusendobling av feltstyrken til hele 100 GV/m. På Stanford viste de at prinsippet virket ved 5 GV/m. De klarte å akselerere en såkalt «bunt» av elektroner raskere enn noen gang tidligere uten at den ble revet i stykker.
– Dette viste nytteverdien i teknologien som baserer seg på et plasma, en ionisert gass av for eksempel litium. Ved å sende en kraftig laser- eller elektronstråle inn i plasmaet klarer vi å omfordele ladningen i plasmaet slik at det oppstår en enorm feltstyrke. Det feltet kan vi bruke til å akselerere elektroner.
Adli tror ikke vi får slike maskiner med det første. Det skal mye forskning til ennå. Men teknologien kan på sikt ha stor nytte blant annet innen medisin. Den kan bidra til å gjøre strålemaskiner mye mindre og billigere. Slike er mye mer vevsvennlige enn de fotonstrålemaskinene som benyttes i dag.
Les også: Nå skal «Higgsmaskinen» jakte etter flere av fysikkens hemmeligheter
Skal bygge kompetanse
Norge har sterke miljøer på partikkelfysikk som har vokst rundt aktiviteten på Cern. Men på ett felt er vi svake. I motsetning til de fleste andre europeiske land har vi ikke mye kompetanse på akseleratorer.
Litt rart, kanskje, siden vi historisk sett har sterke tradisjoner for å bygge slike. I tillegg til Widerøes innsats på teorisiden var Odd Dahl sentral i etableringen av Cern.
Nå skal Adli og Universitetet i Oslo bøte på mangelen og sørge for at det er mulig å få akseleratorkompetanse i Norge. Tre fysikere er i gang med doktorgraden og to har stilling som postdoktor.
— Vi trenger en fotonakselerator i røntgenspekteret som vi kan bruke til alt fra medisinsk forskning til utvikling av mer effektive solceller. De fleste land har en slik, men vi må til Lund i Sverige for å få tilgang. Der bygger de også ESS (European Spallation Source), og det viser hvor langt svenskene har kommet på dette området. Nå trenger vi gode studenter. Både de som vil bli gode i teori, og de som vil bli gode til å eksperimentere med store maskiner, sier Adli.
Les også:
Dette blir fysikkens nye megamaskin
