Ny dansk partikelaccelerator i verdensligaen

Den nye partikelaccelerator ASTRID 2 (gul)bliver 46 meter lang og skal fodres med hurtige elektroner fra den gamle accelerator ASTRID (sort). (Illu:AU)

Større, stærkere og langt mere intens. Institut for Fysik & Astronomi på Aarhus Universitet har fået 37 millioner kroner fra Videnskabsministeriet til at bygge en ny partikelaccelerator, ASTRID2 der skal brede sig under instituttets parkeringsplads. ASTRID2 ligger i den absolutte top af verdensligaen, når det gælder synkrotronstråling.

Synkrotronstråling er den intense stråling, der udsendes af meget hurtige elektroner, når disse tvinges i en cirkulær bane af et magnetfelt.

Allerede i dag strømmer fysikere, biologer og læger til den nuværende ASTRID fra hele verden, hvor man har det unikke udstyr, der skal til, for at kunne producere den nødvendige synkrotronstråling til deres forsøg.

Nu vil tilstrømningen af forskere fra indland og udland uden tvivl blive endnu større, fordi den nye accelerator kan producere en synkrotronstråling, der vil kunne ramme et mål med betydeligt større præcision og intensitet end ASTRID.

»Dermed får man en brillant stråling, så man enten kan gennemføre eksperimenter langt hurtigere eller betydeligt mere detaljeret end hidtil,« fortæller Søren Pape Møller.

Skal kortlægge levende celler

Med ASTRID2 vil fysikerne få et unikt værktøj, der kan bruges inden for en bred vifte af videnskabelige fag. Biologer kan forvente at skabe unikke 3D-modeller af levende celler, mens læger kan jagte årsagen til alvorlige sygdomme som eksempelvis sclerose eller undersøge virkningen af nye lægemidler. Endelig vil ingeniører og materialefysikere kunne kortlægge egenskaberne af specielle materialer og nye eksotiske legeringer, som industrien har skabt.

LÆS OGSÅ

Dansk fysiker i kapløb om at løse antibrint-gåden Verdens største partikelaccelerator er klar til Big Bang

I forhold til ASTRID får ASTRID2 en meget mindre stråle. Hvor strålen på ASTRID måles i millimeter, så kommer strålen på ASTRID2 til at kunne måles i få hundrededele af en millimeter, og det gør en meget stor forskel, når man skal undersøge et fysisk fænomen.

»Vi vil kunne tilbyde alverdens forskere den ultimative kilde til synkrotonstråling. I det bølgelængdeområde, som de to acceleratorer opererer i, kommer vi til at høre hjemme blandt verdens absolut førende. Der vil kun være få steder, der vil kunne måle sig med os,« fortæller direktør i Institute for Storage Ring Facilities, dr. scient. Søren Pape Møller, der leder byggeprojektet.

Første udfordring er designet

Vi vil kunne tilbyde alverdens forskere den ultimative kilde til synkrotronstråling

- Søren Pape Møller

For øjeblikket er instituttets forskere i gang med at færdiggøre designet af ASTRID2, og det arbejde forventer de at afslutte inden årsskiftet. Herefter begynder det egentlige byggearbejde, der kommer til at strække sig over to år. De efterfølgende par år går ud på at få koblet de to acceleratorer ordentligt sammen - ASTRID skal nemlig fodre ASTRID2 med hurtige elektroner med noget nær lyshastighed.

Dækker en stor del af spektret

ASTRID er ofte blevet beskyldt for at ligne en Storm P-maskine - en betegnelse, som fysikerne på stedet er lidt stolte af. (Foto: AU)

Synkrotronstrålingen indeholder hvidt lys samt røntgenstråling. Strålingens energi afhænger af elektronernes energi samt af den baneradius, de gennemløber. Der skelnes mellem hård og blød stråling, hvor den hårde stråling udsendes af elektroner med særlig høj energi. ASTRID2 kan producere elektromagnetisk stråling, der går fra det ultraviolette lys og over til røntgenområdet.

For at få en meget præcis stråle, der rammer inden for et så lille område som muligt, udstyrer man acceleratorens lange rør med mange permanente magneter, der hele tiden afbøjer elektronstrålen til højre og venstre. I ASTRID var der kun plads til en af disse såkaldte ondulatorer. I ASTRID2 vil forskerne installere hele fire, og det er netop dem, der er hemmeligheden bag den meget præcise og intense stråle.

Umiddelbart lyder 37 millioner kroner ikke af særligt mange penge - ikke set i forhold til, at der er tale om den mest avancerede form for teknologi, som der overhovedet findes. Forklaringen er, at man kan genbruge meget af det eksperimentelle udstyr fra ASTRID.

»Èn ting er at kunne skabe selve lyset, altså synkrotronstrålingen i sig selv, men hvis den skal kunne bruges til noget, skal man også have det eksperimentelle apparatur, der gør det muligt for brugerne at gennemføre selve eksperimenterne. Men det meste af dette apparatur ligger vi allerede inde med,« siger Søren Pape Møller.

Læs også på videnskab.dk	Links
Derfor bliver Jorden ikke opslugt Hobitten var en selvstændig menneskeart Rumfysiolog vil løse en af kroppens gåder	Kontaktoplysninger på Søren Pape Møller Om Synkrotronstråling (Wikipedia, norsk)

Synkrotronstråling i rummet  Krabbetågen er en supernovarest, der blev opdaget af kinesiske astronomer i år 1054 efter Kristi fødsel. (Foto: NASA) 6500 lysår herfra pumper den berømte Krabbetåge energirig synkrotonstråling ud i intetheden. Strålingen er skabt af elektroner, der slynges rundt af stærke magnetfelter. Krabbetågen er resterne af en tung stjerne, der afsluttede sit liv som en supernovaeksplosion. Ud over skyen er det eneste, der er tilbage af stjernen en hurtigtroterende neutronstjerne.  Supernovaen blev opdaget af kinesiske og arabiske astronomer i 1054 i vores tidsregning.  Dette billede af supernovaen er taget i det ingrarøde bølgelængdeområde af Spizter Space Telescope. Det blå-hvide område afslører en sky af elektroner, der holdes fanget af den tilbageværende magnetiske felt. Magnetfeltet slynger elektronerne rundt, hvilket får dem til at udsende synkrotronstråling.  Indtil for få årtier siden var det kun astronomiske objekter, som Krabbetågen, der var i stand til at udsende synkrotronstråling, men inden for de seneste årtier er det altså også lykkedes forskerne at kunne frembringe strålingen i deres laboratorier.