Hemmeligheten som skjulte seg i atomkjernene

Jeg innrømmer det gjerne — fysikktimene på videregående var ikke akkurat høydepunktet i min skolegang. Men innimellom dukker forskerne opp med noe sånt spennende at selv de mest science-resistente blant oss må våkne til.

Dette er et slikt øyeblikk.

Gåten som forvirret forskerne i tiår

La meg forklare brikkene: Atomer består av protoner og nøytroner pakket inn i en bitte liten kjerne, med elektroner som svirrer rundt. Noen ganger blir disse kjernene «oppstemte» — som om de får ekstra energi. Når de roer seg ned, slipper de ut den energien som gammastråler. Tenk på det som en ball som faller til ro etter at du har kastet den i været.

I år etter år la forskerne merke til noe rart. Enkelte atomkjerner slapp ut langt flere lavenergiske gammastråler enn modellene deres hadde spådd. Det skjedde ikke overalt — bare under spesifikke forhold. Og her kommer det virkelig merkelige: ingen klarte å finne ut hvorfor eller hvilke atomer som oppførte seg slik.

Eleanor Ronning, en forsker som jobbet med problemet, var ganske direkte: «Denne lavenergi-forsterkningen var ikke spådd av teorien, så det kom som et sjokk på feltet.»

Med andre ord: selv ekspertene ble tatt på sengen. Ikke akkurat betryggende når vi stoler på at de samme forskerne skal forstå hva som skjer inni atomreaktorer og stjerner. Men mer om det straks.

Hva skjedde egentlig?

En gruppe forskere fra Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) og Lawrence Livermore National Laboratory har akkurat publisert funnene sine i Nature. Og de har endelig funnet svaret. Vet du hva det er? Det handler om skjult magnetisme inne i atomene.

Forskerne studerte hvordan radioaktive kobberatomer forfaller til sink. Med svært avanserte instrumenter klarte de å skille ut to ulike typer kjerneoverganger som skjedde under denne prosessen.

Her blir det interessant. Den første overgangen var det forskerne kaller en «elektrisk» overgang — protonene inni kjernen byttet plass.

Men den andre var annerledes. Dette var en «magnetisk» overgang, der protonene og nøytronene snudde de indre magnetiske egenskapene sine. Som tusenvis av små kompassnåler som spinner rundt samtidig.

Og her kommer det avgjørende funnet: bare den magnetiske overgangen produserte de mystiske ekstra gammastrålene. Den elektriske? Helt normal. Kjedelig, egentlig.

Hvorfor skal du bry deg?

Nå tenker du kanskje: «Greit for fysikerne, men hva betyr det for meg?»

Lovlig spørsmål. Her er hvorfor dette betyr noe:

For det første: Det hjelper oss å forstå universet bedre. De kjernereaksjonene som skjer inni stjerner, supernovaer og de massive kollisjonene mellom nøytronstjerner som skaper gull og andre tunge grunnstoffer? De involverer alle gammastråler. Nå har vi bedre kontroll på hvordan disse prosessene fungerer.

For det andre — og dette angår spesielt dem som tenker på nasjonal sikkerhet — å forstå disse prosessene hjelper forskere med å verifisere kjernefysiske avtaler og undersøke kjernefysiske hendelser. Hvis noen detonerte et kjernevåpen eller hadde et skjult kjernefysisk program, kunne gammastrålesignaturene hjelpe oss å finne ut hva som skjedde.

For det tredje: kjernekraft. Jo mer vi forstår om hvordan atomkjerner oppfører seg, desto bedre kan vi forutsi og modellere kjernereaksjoner — noe som er ganske viktig når man prøver å produsere strøm fra noen av de kraftigste reaksjonene i naturen.

Det store bildet

Det som fascinerer meg mest med denne historien er ikke selve oppdagelsen — det er påminnelsen om at selv etter tiår med å studere atomet, venter det fremdeles overraskelser på oss. Vi tror vi har knekt fysikken, og så kommer noe som dette og snur opp-ned på alt.

Forskerteamet påstår ikke at de har løst alt. De studerte én bestemt kjerne, og det finnes hundrevis av andre som kanskje oppfører seg annerledes. Men dette er et «viktig skritt fremover», som en forsker sa. Et fundament å bygge videre på.

Og ærlig talt? Det gir meg litt mer tro på de fysikktimene jeg en gang sov gjennom. Vitenskap handler ikke om å ha alle svarene — det handler om å stille bedre spørsmål. Og noen ganger tar det tiår med tålmodig arbeid å finne ut av hvorfor noe mystisk i det hele tatt skjer.

Så neste gang noen sier at fysikk er kjedelig, kan du fortelle dem om den hemmelige magnetismen som gjemmer seg inni atomer og lager gammastråler som ingen forventet. Det gjør kanskje ikke deg populær på fest, men iallfall er det mer interessant enn hva du hadde til frokost.

Kilde: ScienceDaily