Artikkel

I stjerneklassen

Ann-Cecilie Larsen
Ann-Cecilie Larsen gjør mange av atomkjerne-eksperimentene i syklotronen, som ligger i kjelleren på Fysisk institutt. Foto: Ola Sæther

I stjerneklassen

På fritiden elsker Ann-Cecilie Larsen science fiction, Star Wars og finsk tungrock. På jobben håver hun inn millioner for å avsløre atomkjernenes indre liv i gigantiske stjerneeksplosjoner.

– Jeg har fått mye støtte. Guri malla! Det tyter inn penger. Jeg skal absolutt ikke klage, ler atomkjerneforskeren Ann-Cecilie Larsen på Fysisk institutt med sin trillende latter.

Hun har de siste ti årene viet livet sitt til å beskrive hvordan alle grunnstoffene – som også du og jeg og alle mennesker er bygd opp av – er blitt laget.

Ann-Cecilie Larsen på syklotronlaboratoriet i Oslo
Hårfarge måtte til da hun tapte et veddemål - men vant forskningsstøtten. Foto: Magne Guttormsen/UiO

For åtte år siden fikk hun Forskningsrådets stipend på seks millioner kroner for yngre, fremragende forskere. For tre år siden fikk hun et europeisk forskningsstipend på fjorten millioner kroner, og som om dette ikke var nok, fikk hun i fjor høst, som landets første, Forskningsrådets pris for unge, fremragende forskere. Denne gang en halv million i potten.

– Den største overraskelsen var støtten fra EU. 

Larsen hadde brukt flere måneder på søknaden. Bare én av ti trekker vinnerloddet. Hun var skråsikker på at hun ikke hadde noen sjanse og veddet med en forsker fra Berkeley at hun skulle farge håret blått hvis hun vant.

– Det er så mange flinke søkere, og det er mye tilfeldigheter og smak og behag hva komiteen liker å lese og hva som trigger dem.

Tross den manglende troen ble Ann-Cecilie Larsen kalt inn på intervju i Brüssel. Det gikk forrykende bra. «Den slitne tolvmannskomiteen» våknet opp. Ekspertmedlemmene skjønte ideen hennes. Håret ble blått.

Eksplosjoner og kollisjoner

For at også vi vanlige dødelige skal skjønne hvorfor komiteen støttet henne med millioner av kroner, tillater Apollon seg å starte forklaringen med et bilde av bakteppet.

Forskerprofilen

Navn:  Ann-Cecilie Larsen.

Født: 1980.

Stilling: Forsker ved Fysisk institutt.

Forskningsområder:  Kjernefysikk, kjerneastrofysikk, kvantemekanikk.

Bakgrunn: Doktorgrad i kjernefysikk.

Stipender og priser:  Post doc-stipend fra Norges forskningsråd, ERC Starting Grant fra European Research Council, pris for unge, fremragende forskere, Fulbright Scholarship.

Noen fysikere mener at de tunge grunnstoffene  er blitt dannet i supernovaeksplosjoner. Det er gigantiske stjerneeksplosjoner som oppstår når svære stjerner skal dø. Andre fysikere hevder derimot at de tunge grunnstoffene er blitt dannet i kollisjoner mellom to nøytronstjerner.

– En nøytronstjerne er restene av en supernovaeksplosjon, de er selveste zombiene i universet. Dette er svært tunge saker. En sukkerbit nøytronstjernemasse ville ha veid én milliard tonn på Jorden.

Med en slik tetthet og ikke minst den enorme varmen, for her er det snakk om mange milliarder grader, oppfører atomkjernene seg helt annerledes enn på den lille jordkloden vår.

Selv om mange fysikere gjerne skulle ha eksperimentert med vaskeekte supernovaeksplosjoner og nøytronstjernekollisjoner i laboratoriet, skal vi jordboere prise oss lykkelige for at det ikke er mulig. De må i stedet simulere de enorme, astrofysiske hendelsene i en datamaskin. Nå nærmer vi oss poenget; for at simuleringene skal bli best mulig, må programmererne legge inn sannsynligheten for hvordan atomkjernene reagerer på helt spesielle hendelser.

– Det store problemet er at vi ikke vet nok om hvordan atomkjernene oppfører seg ved ekstremt høye temperaturer. Det morsomme er at vi har utviklet en helt ny teknikk som gjør det mulig å måle hva som skjer når atomkjernen varmes opp til de temperaturene som finnes i supernovaeksplosjoner og nøytronstjernekollisjoner.

Og det er nettopp det som er hele ideen til Ann-Cecilie Larsen. Gjennom eksperimenter skal hun spore opp de grunnleggende egenskapene til atomkjernene ved høye temperaturer.

Fysikklæreren "får skylden"

Allerede som lite barn ble hun fascinert av kosmos, da hun på de kalde vinternettene skuet opp på nattehimmelen i Fredrikstad.

– Vi satt og så på stjernene og tenkte; jøss, så fryktelig mange de er! Det var både spennende og overveldende. På videregående fikk jeg en fantastisk fysikklærer – Erik Svendsen. Han inspirerte meg veldig og forklarte enkelt om både kvantemekanikk og hvordan stjerner fødes og dør – og at det fantes svarte hull og andre morsomme ting i fysikk. Han delte ut fra sitt private bibliotek og lånte oss Einstein for dummies og populærvitenskapelige artikler fra CERN.

Uten ham hadde hun valgt ingeniørstudiet i nabobyen Sarpsborg eller gratisvarianten på Befalsskolen. Hun meldte pass da hun skjønte at det ble litt for mye trening på Befalsskolen, men treningen er fortsatt en viktig del av livet hennes.

– For å få en mental pause løper og trener jeg mye. Det er alenetiden min. Da hører jeg musikk og puster og peser og ånder for frisk luft og grantrær. Det er kjempedeilig og helt nødvendig. Av og til får jeg en vill idé på løpeturen eller i dusjen eller på pub. Ideene dukker opp på de underligste steder. Én av hundre ideer har noe for seg.

Ann-Cecilie Larsen
Ann-Cecilie Larsen var så glad i både hester og litteratur at hun som ungdom leste Shakespeare høyt for hesten sin. Foto: Ola Sæther

Leste høyt for hesten

Barndommen hennes var mer enn stjerner. Den var også fylt av sødme. Hun vokste opp med en pappa på Brynildsen, og for dem som ikke er så bevandret i søtsaker: Brynildsen er Fredrikstads berømte dropsfabrikk.

– Hjemme var det ingen mangel på godteri. Pappa tok med seg fabrikasjonsfeilene hjem. Det var stas og veldig populært i vennegjengen, men jeg er ikke lenger så glad i den type godteri. Jeg har visst fått sukkersjokk!

Moren hennes jobbet i bank hele livet.

– Jeg har ikke peiling på økonomi. På videregående fikk jeg aldri debet og kredit til å gå opp. Så jeg har nok ikke arvet den greia fra mor.

Selv om hun valgte realfag, er hun også dypt interessert i humaniora.

– Jeg er veldig språkinteressert og elsker å lese Vesaas og Shakespeare både på nynorsk og engelsk.  I ungdomstiden leste vi Shakespeare for hestene, uten at de satte pris på det. Uffameg.

Heavy metal må til

Hest har hun ikke lenger tid til. Nå jobber hun døgnet rundt. Dagene går i ett. Hjemme har hun golden retrieveren Romeo og den kastrerte katten Spartacus, oppkalt etter den romerske slaven som ledet slaveopprøret i det romerske riket, for ikke å glemme mannen Magne, som også er hennes nære kollega i kjernefysikk, samt to barn på fem og sju år.

– Med barn lærer man seg å være effektiv. Det er helt nødvendig. Jeg kunne ha jobbet tolv timer om dagen, men det ville ikke ha vært de mest produktive timene.

Hun får også masse mental energi av musikk og har en spesiell forkjærlighet for det engelske rockebandet Muse.

– To av favorittene mine er «Supermassive black hole» og «Neutron star collision». Den siste er egentlig en kjærlighetssang, men tittelen er jo perfekt. Det går ellers mye i finsk tungrock, som Nightwish og Amorphis, og det norsktyske bandet Leaves’ Eyes. Ja, jeg hører mye på dem. Og heavy metal. Jeg trenger trøkk i musikken når jeg skal kaste meg over vanskelige oppgaver.

Inspireres av science fiction

Ann-Cecilie Larsen
Kontoret hennes på Fysisk institutt er krydret med legofigurer fra Star Wars og Dr. Who. Foto: Ola Sæther

Ann-Cecilie Larsen er også stor fan av Star Wars. I den siste filmen skal dødsstjernen ta herredømme over galaksen. I barndommen var hovedrollefiguren Luke Skywalker helten hennes.

Handlingene i Star Wars-filmene knuser fysiske teorier, som at det er lyder i verdensrommet og at noe kan gå fortere enn lys.

– Slikt må man ikke henge seg for mye opp i. Da går man glipp av all moroa. Science fiction er grensesprengende. Her lanseres dypere teknologier som ikke fins i dag. Så science fiction er absolutt en inspirasjon til å pushe grenser.

LES OGSÅ: Ann-Cecilie Larsen spekulerer rundt teknologien i den nyeste Star Wars-filmen: Star Wars: Vitenskapen våkner!

– En spekulativ variant av kvantemekanikken

Hun elsker også den britiske serien Dr. Who, som handler om tidsreiser og parallelle universer.

Dr. Who er bare fantastisk. Det går litt fritid med til dette! Weeping Angles er de skumleste monstrene som finnes. De kan bevege seg veldig fort, flytte deg bakover i tid og «spise» tiden du skulle hatt hvis du blunker. Dette er en spekulativ variant av kvantemekanikken. Jeg har øredobber med Dr. Who, men akkurat i dag har jeg øredobber med Star Wars. Bruker dem annenhver dag.

Kontoret hennes er for øvrig et mekka for barn, krydret som det er med lego fra begge disse seriene. I den ryddige hyllen hennes, som i hvert fall er mer ryddig enn en gjennomsnittlig hylle på Blindern, har hun små planet-lekeballer, Star Wars-trilogien på DVD og en liten notisblokk med tittelen «Great ideas». Glasset med Nescafé, Express havregrøt og Rett i koppen står pyntelig over hyllen med notatene fra et utall eksperimenter.

LES OGSÅ: Har oppdaget at partikler oppfører seg på samme måte som Weeping Angels i Dr. Who: TV-serie inspirerer kvantefysikken

Krevende eksperimenter

Eksperimentene gjennomføres både i syklotronlaboratoriet i Oslo og i Finland, USA, Sør-Afrika, Japan og Sveits.

De kjernefysiske eksperimentene er krevende. Uheldigvis oppfører atomkjerner seg helt annerledes enn det vi vanlige mennesker tenker er normalt. En atomkjerne kan ha ulike energitilstander.

– Et atom må tilføres en helt spesiell mengde energi for å kunne øke energinivået til neste nivå.

For å undersøke energinivåene til alle grunnstoffene, er det ikke nok å ty til det periodiske systemet, som du kanskje husker fra videregående. Det periodiske systemet gir en oversikt over alle de 120 grunnstoffene, men variasjonene er svært mange ganger større i kjernefysiske reaksjoner.

Alle grunnstoffer, med det ene unntaket hydrogen, består av både protoner og nøytroner. Antall protoner bestemmer hvilket grunnstoff det er. Derimot finnes det mange variasjoner innen ett og samme grunnstoff. Variasjonene handler om hvor mange nøytroner grunnstoffet inneholder.

Disse variasjonene kalles for isotoper. Det finnes 300 isotoper i naturen og 3000 ulike isotoper hvis man skal telle med dem som blir laget i kjernefysiske laboratorier.

– De isotopene som ikke finnes i naturen, er så ustabile at de etterhvert vil omdannes til andre isotoper. Noen av dem eksisterer bare i et tusendels sekund, og noen enda kortere, og det er akkurat disse eksotiske isotopene som lages i supernovaer og nøytronstjernekollisjoner.

Kunnskapen om disse isotopene er fortsatt mangelfull.

– Jeg er spesielt interessert i de nøytronrike isotopene som er tyngre enn jern. Mange av dem er så spesielle at de ikke finnes naturlig på Jorden. Vi kan jo ikke akkurat dra til en nøytronstjerne og hente dem. Det er særdeles upraktisk, så da får vi heller lage dem på laboratoriet.

Det er enklere sagt enn gjort, men oppsummert i en enkel setning:

– Vi lager nye og eksotiske isotoper ved å skyte atomkjerner på hverandre.

Vil du har flere forskningsnyheter om realfag og teknologi? Abonner på vårt ukentlige nyhetsbrev(link is external) eller følg oss på Facebook.

Studerer liv i millisekunder

Noen av eksperimentene er mulige å gjennomføre i Oslo. Her kan Larsen studere oppførselen til de såkalte «nesten-stabile atomkjernene», som lever i sekunder og minutter før de endrer seg til noe annet.

For å studere de mest eksotiske stoffene, må hun til Michigan i USA. Der eksperimenterer hun med atomkjerner som bare eksisterer i noen få millisekunder.

Jo kortere levealder, desto vanskeligere er eksperimentene.

– Jobben er veldig intens. Under eksperimentene må vi overvåke hele maskineriet 24 timer i døgnet, sju dager i uken.

I Oslo-eksperimentene er det likevel muligheter til å sove på vakt.

– Hvis noe skjer, blir vi vekket av en veldig høy og fæl alarm. Da barna var små, var det større muligheter for å sove på jobb enn hjemme. Da sloss jeg og Magne om å ta nattevaktene. I USA er det ingen tid til soving. Der er vi oppe hele natten. Og det er ofte ikke tid til mer enn fire timer søvn på dagen. Noen ganger kan det være ganske tøft.

Ser ti-femten år frem

I Finland i fjor skulle hun eksperimentere på grunnstoffet nobelium.

– Starten var trøblete. Som forsker må man kjenne gleden når ting fungerer og bite tennene sammen og tåle presset når ingen ting fungerer. Men det fantastiske er når vi får til noe som ingen andre har funnet. Vi har oppdaget mange nye egenskaper hos atomkjerner, som at mange atomkjerner sender ut langt mer lavenergisk lys enn hva man tidligere har trodd. Denne kunnskapen er viktig for å vite hvor mye energi atomkjernen har.

– Når kommer det store gjennombruddet?

– I løpet av ti til femten år håper jeg vi har svaret på hvor halvparten av de tunge grunnstoffene kommer fra. Forskningen min kan dessuten være nyttig i neste generasjon atomreaktorer. Det store poenget nå er å kunne gjenvinne gammelt atomavfall. Da får vi mindre radioaktivt søppel. For å vite hvordan de kjernefysiske prosessene fungerer, er vi nødt til å forstå mer om hvordan de ulike atomkjernene oppfører seg, ler Larsen i sin Lego-fylte kontorhule på Fysisk institutt, med vitsetegning fra Larsons gale verden på inngangsdøren.

Artikkelen ble først publisert i Apollon

Mer på Titan.uio.no:

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Sykt barn i senga

Feilmedisinering av barn kan unngås med 3D-printede tabletter

Foreldre flest kjenner problemet: Minsten er syk og trenger en kvart tablett av en medisin som er tilpasset voksne, men den blir til pulver når du prøver å dele den. Om noen år kan problemet løses ved hjelp av 3D-printere som lager en tablett med nøyaktig riktig dose. Også vanlige printere kan brukes til fremstilling av persontilpasset medisin. 

Henrik Svensen

Steinbra formidler

Henrik Svensen ble tidlig bergtatt av steiner og Jordens eldgamle mysterier. Nå er han hedret for sitt arbeid med å bringe denne kunnskapen ut til folk.