14 KJEMI 5 2025 deuteroner, heliumioner) og studerer hvordan kjerner «reagerer». Når en lett partikkel treffer en kjerne, overfører den energi, og kjernen blir «varmet opp», det vil si eksitert til høyere energinivåer. Etter kort tid (typisk i løpet av femtosekunder) frigjør den energien ved å sende ut partikler (for eksempel protoner som i figur 2) og fotoner. Disse partiklene, energiene deres og hvordan de beveger seg, forteller oss mye om hvilke kvantefysiske tilstander kjernen var eksitert til. For å få tak i denne informasjonen må vi måle partikler som sendes ut av kjernen. Det gjør vi med silisiumpartikkelteleskopet SiRi (Silicon Ring). Fotoner måles med en rekke store scintillatordetektorer plassert på en fotball-lignende ramme; hele dette målesystemet kalles OSCAR (Oslo Scintillator Array). Med disse måleinstrumentene kan vi lære mer om kjernens eksiterte tilstander, hvor tett de ligger, og hvordan kjernen kvitter seg med energi fra disse tilstandene for å komme til sin stabile konfigurasjon: grunntilstanden. Denne informasjonen er viktige data i astrofysiske modeller og beregninger. Sannsynligheten for at en kjerne sender ut et foton med en bestemt energi kan fortelle oss mer om ulike mekanismer for kjerneeksitasjon. Tidligere ble det antatt at ekstra nøytroner i tunge, nøytronrike kjerner danner et slags «hudlag» (ofte kalt «nøytronhud») rundt de øvrige nukleonene (protoner og nøytroner), og at dette laget kan oscillere i forhold til resten av kjernen. I kjernefysikken kalles dette pygme-dipolresonansen – «pygme» fordi den er liten i forhold til Kjempe- dipolresonansen man finner ved høyere energier. Dette fenomenet er spesielt interessant fra et astrofysisk perspektiv. Det har vært foreslått at dette nøytronlaget i kjernen kan beskrives av samme type ligninger som brukes til å beskrive nøytronstjerner. På denne måten kan eksperimenter som studerer atomkjernens egenskaper binde sammen den subatomære verden og enorme astrofysiske objekter — en størrelsesforskjell på cirka 18 størrelsesordener! Dessuten kan pygme dipolresonansen i atomkjerner bidra til å «akselerere» dannelsen av tunge grunnstoffer i universet. I løpet av de siste ti årene har vi aktivt undersøkt dette fenomenet i eksperimenter ved Oslo Syklotronlaboratorium. Pygmy-dipolresonansen i tinnkjerner I doktorgradsarbeidet mitt [3] fokuserer jeg på å undersøke hvordan pygme-dipolresonansen utvikler seg i tinnisotoper når antallet nøytroner øker. I prinsippet forventer vi at «nøytronhuden» i atomkjernen blir tykkere ved økende antall nøytroner. I gruppen vår har vi studert elleve tinnisotoper i en rekke eksperimenter ved OCL siden 2011. Det viser seg at ideen om «nøytronhud», som fortsatt er ganske populært i kjernefysikkmiljøet, ikke kan være korrekt. Men viktigst av alt har informasjonen om tettheten til eksiterte tilstander og hvordan de kvitter seg med energi, målt i disse eksperimentene, gjort at vi har redusert betydelig de teoretiske usikkerhetene for tinnisotoper i astrofysiske beregninger. Hvert eksperiment ved Oslo syklotronlaboratorium bringer oss et lite skritt nærmere en mer nøyaktig beskrivelse av prosessene som står bak produksjonen av tunge grunnstoffer i universet. Mer informasjon om gruppens aktiviteter finner du på gruppens nettside [4] og i [5]. ● Referanser: [1] B. P. Abbott et al., «GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral», Physical Review Letters 119, 161101 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.161101 [2] M. Guttormsen, «The Oslo Cyclotron Laboratory: The Story of a Successful Small University-Based Laboratory», Nuclear Physics News, 35(1), 4–8 (2025). DOI: https://doi.org/10.1080/10619127.2025.2454213 [3] M. Markova, «Approaching the pygmy dipole resonance in Sn isotopes with the Oslo method», PhD thesis, UiO (2024), https://www-duo-uio-no.ezproxy.uio.no/handle/10852/111083. [4] Norsk Nukleært Forskningssenter: https://www.nnrc.uio.no/ [5] A. C. Larsen et al., «Novel techniques for constraining neutron-capture rates relevant for r-process heavy-element nucleosynthesis», Progress in Particle and Nuclear Physics 107, 69–108 (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2019.04.002
RkJQdWJsaXNoZXIy MTQ3Mzgy