CERN observerer smeltet kernestof for første gang – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2010 > CERN observerer smelte...

26. november 2010

CERN observerer smeltet kernestof for første gang

Eksperimenterne på CERN er kommet ind i en ny fase og har fået de første resultater. I den kæmpestore partikelaccelerator, LHC, har man hidtil stødt protoner sammen. I de nye eksperimenter er det bly-kerner, 208 gange tungere end protoner, der stødes sammen med kolossal energi. I ATLAS-eksperimentet, som danske forskere fra Niels Bohr Institutet deltager i, viser nye resultater for første gang, at atomkernernes bestanddele kan smelte. Det viser, hvordan man mener, verden så ud næsten en milliardendedel sekund efter Big Bang. Resultaterne er offentliggjort i Physical Review Letters.

ATLAS eksperimentet har nu for første gang direkte
observeret effekten på normale atomkerne-partikler
som protoner og neutroner, når de bevæger sig
igennem den varme ursuppe i kollisionerne

ATLAS eksperimentet ved LHC er bygget til at udforske universets fundamentale natur. Dette gøres på to måder. Den ene er med bly-kollisioner, hvor kernestofs natur udforskes ved høje temperaturer. Den anden er med proton-kollisioner, der giver adgang til detaljerede studier, ikke bare af stof, men også direkte af de fundamentale naturkræfter, der styrer universets udvikling.

Siden torsdag d. 4. november, har CERN cirkuleret bundter af blykerner i den 27 km lange underjordiske LHC accelerator. Bly er et tungt grundstof, hvis atomkerne indeholder 208 partikler af to slags, protoner og neutroner. Bly-kernerne accelereres til meget høj bevægelsesenergi i LHC acceleratoren.


Billede af bly-kollision i ATLAS detektoren ved
CERN. Kollisionen indeholder to kraftige 'jets' af
partikler. De nye resultater viser, at disse kan
'smelte' ved den temperatur, der opnås i LHCs
bly-kollisioner.

Forskere ved Discovery Centeret på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har været involveret i opbygningen af ATLAS eksperimentet lige fra starten for 20 år siden og i eksperimenterne, der nu for første gang direkte har observeret effekten på normale atomkerne-partikler som protoner og neutroner, når de bevæger sig igennem den varme ursuppe i kollisionerne.

Ved de første kollisioner, der fandt sted kl. 11.30 mandag den 8. november 2010 var den samlede kollisionsenergi oppe på 2750 GeV *208 (1 GeV= 1 Milliard elektron Volt), dvs. næsten 15 gange højere end hidtil muligt.

"Det, vi ser, er en kollision mellem to blykerner i ATLAS detektoren. Vi ser to kraftige 'jets' i en byge af partikler, der sendes ud i detektoren i selve sammenstødsøjeblikket", fortæller Rasmus Mackeprang, der som forsker kan sidde på Niels Bohr Institutet og observere eksperimenterne direkte på CERN og straks kan se, når der sker spændende resultater.

Et overblik over universets historie.
Det tidlige univers efter Big Bang var en
tilstand af utrolig varme og energi. Siden da
er universet kølet ned til i dag -270.5 C. I
processen er al struktur, vi ser omkring os,
dannet. Det er derfor vigtigt at forstå det
tidlige univers, for bedre at kunne forklare
verden som den ser ud i dag.

Atomkernernes protoner og neutroner bliver ved sammenstødet opløst i de endnu mindre elementarpartikler, kvarker og gluoner, der flyver fra hinanden. De danner hver især en tæt byge af nye partikler (som fx protoner og neutroner), der med høj fart rammer detektoren. Denne byge kaldes en jet. Denne opførsel af stof er velkendt og har været observeret i forskellige sammenhænge siden 1970’erne.

Det nye er, at med de temperaturer, der opnås ved sammenstødene i LHC gælder dette billede ikke længere. Målinger viser for første gang, hvorledes nogle sammenstød 'mangler' jets, der skulle være der. Det vil sige, at kun den ene jet fra kollisionen overlever og kan observeres, mens den anden smelter på sin vej gennem kollisionsområdet.

"Det er første gang, vi direkte observerer atomkernerne smelte og opløses til den tilstand, man kalder universets ursuppe", fortæller en meget glad fysiker, Rasmus Mackeprang, der næsten oplever, at han er med på en rejse til universets begyndelse.