Image
Ann-Cecilie Larsen.

Nå har hun 30 slike detektorer på lab'en, men i 2012 måtte Ann-Cecilie Larsen låne seks eksemplarer fra Italia for å utføre eksperimentene hun trengte. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Jernets hemmelighet ble avslørt med lånte detektorer

GØY PÅ LAB’EN: Ved hjelp av dyrebare detektorer på lån fra Italia fikk Ann-Cecilie Larsen en drømmestart på forskerkarrieren.

I dag jobber Ann-Cecilie Larsen ved et topp moderne laboratorium som kjernefysikere fra hele verden valfarter til Oslo for å bruke. 30 detektorer måler hva som skjer når protoner fra syklotronen kolliderer med materialene de vil utforske.

Slik var det ikke da hun fikk sitt gjennombrudd som forsker i 2012. Da måtte hun nøye seg med seks tilsvarende detektorer. Og de måtte hentes fra Milano i Italia.

– Professor Andreas Görgen kjørte med bil til Italia for å hente dem. Dette var virkelig babyene til italienerne, og de var veldig redde for at de skulle gå i stykker, sier Larsen til Titan.uio.no.

Da de verdifulle instrumentene var på plass i Oslo, ventet lange dager – og netter – for å montere vidunderne.

– Jeg satt en hel nattevakt og laget kabler. Det var veldig mye styr med elektronikken.

– Heldigvis fungerte det, og dataene vi fikk var kjempebra.

Så bra at datasettet Larsen hadde ansvar for, havnet i et av de mest prestisjetunge tidsskriftene og ga henne en flying start på forskerkarrieren. Det tok over et år å komme så langt – slike analyser er kompliserte greier – og da var de seks detektorene for lengst tilbake i Milano.

Fakta

Gøy på lab'en

Vitenskapelige eksperimenter er først og fremst preget av langsiktig, tålmodig og nøyaktig pirkearbeid. Men innimellom dukker det opp aha-opplevelser og plutselige høydepunkter.

I denne artikkelserien deler forskere gode historier fra laboratoriet.

– Jeg og en kollega kjørte dem ned igjen til Italia. Vi måtte ta inn på hotell med låst garasje for å være sikre på at ikke bilen ble stjålet. Detektorene var så tunge at det var ikke snakk om å ta dem med inn på hotellrommet.

– Om natten drømte jeg at de var stjålet, så det første jeg gjorde da jeg våknet om morgenen, var å løpe ned i garasjen for å sjekke om de var der. Det var de heldigvis, forteller Larsen.

Protoner mot jernfolie

Under det tolv dager lange norgesbesøket var de seks gjestedetektorene i aktivitet døgnet rundt. I kjelleren på Fysisk institutt skulle de prøve å gi svar på noen av universets store hemmeligheter.

– Akseleratoren vår spyttet ut protoner som ble sendt mot en folie av jern. Denne folien ser ut som vanlig aluminiumsfolie du har på kjøkkenet, sier Larsen.

Protonene går stort sett rett gjennom folien, men en sjelden gang krasjer protonet inn i en jernkjerne. I en slik kollisjon vil protonet noen ganger overføre energi til atomkjernen, andre ganger ikke.

– Når protonet overfører litt av sin energi til jernkjernen, blir kjernen varmet opp. Den får ekstra energi.

– Men kjernen liker ikke å ha ekstra energi og må kvitte seg med den. Da spytter den ut denne overskuddsenergien i form av lysstråling.

Lyset som kom ut fra jernkjernene i eksperimentet, hadde lav energi – relativt lav energi, i hvert fall.

– Det er fortsatt mye mer energi enn for eksempel lyset i et lysstoffrør. Men det er mye lavere enn det som var forutsagt av tidligere teoretiske beregninger, sier Larsen.

Ann-Cecilie Larsen, kledd i en hyllest til grunnstoff nummer 97. I bakgrunnen OSCAR, instrumentet som måler hva som skjer i kollisjonene hun provoserer frem. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Ingen målefeil

Selv om vi vet mye om jernets egenskaper etter å ha brukt det i mange tusen år, skjuler metallet fortsatt noen hemmeligheter. Dette var en av dem.

Larsens forgjengere ved Universitetet i Oslo hadde observert dette fenomenet flere år tidligere, men før det ble bekreftet i nye eksperimenter, trodde mange det måtte handle om en feil ved målingene.

– Eksperimentene våre bekreftet at det ikke var noen målefeil. Derfor var det verdt å kjøre til Italia for å hente dem – og styre, ordne og rote på lab’en på nattestid, sier Larsen.

Samme år bekreftet også eksperimenter fra en helt annen lab de samme funnene, og det ble fortgang i sakene.

– Etter dette kom teoretikerne endelig på banen. Det var et gjennombrudd, sier Larsen.

Hva skjer når nøytronstjerner krasjer?

Selv om eksperimentene foregår på atomkjernenivå, søker Larsen svar på langt større spørsmål.

– Dette har faktisk veldig store konsekvenser for hvordan verden ser ut. Disse egenskapene kan påvirke hvordan grunnstoffer blir laget i universet, forklarer hun.

– De teoriene som tidligere ble brukt for å beregne hvilke grunnstoffer som blir laget i voldsomme eksplosjoner og nøytronstjernekollisjoner, har ikke hatt med seg disse egenskapene til for eksempel jernkjerner. Vi vet at denne egenskapen er viktig, men vi vet ikke hvor viktig.

Det er nemlig ikke så mange observasjoner tilgjengelig. Foreløpig er det bare én gang, i 2017, at forskere har kunnet se ordentlig hva som skjer når to nøytronstjerner krasjer sammen.

– Det var det første virkelige beviset på at tunge grunnstoffer ble dannet der og da, sier Larsen.

Det er fortsatt mye som er ukjent, også når det gjelder jernkjernene hun undersøker. Men hun er ikke i tvil om at denne egenskapen hos jernet har betydning.

– Det kan virkelig ha en betydelig effekt på hva som skjer med de atomkjernene som er med i slike kollisjoner. Men det er vanskelig å vite uten flere observasjoner av nøytronstjerner som kolliderer.

– Vi skulle gjerne hatt ti slike kollisjoner i året, sier Larsen.

Vitenskapelig artikkel fra eksperimentet i 2012:

A. C. Larsen mfl: Evidence for the Dipole Nature of the Low-Energy γ Enhancement in 56Fe. Physical Review Letters, desember 2013.

Les mer om Ann-Cecilie Larsens forskning på Titan.uio.no:

– Vi er bare helt i begynnelsen, det er sinnssykt moro

Forskerprofil: I stjerneklassen

Norske forskere skyter med uran i Tokyo