Bildandet av tunga grundämnen i krockar av neutronstjärnor

Forskningsprojekt, 2024 – 2027

Kollisionen då två neutronstjärnor som kretsar runt varandra och till slut förenas är en mycket våldsam händelse i universum. Den första observationen av en sådan sammanslagning gjordes 2017. Sådana krockar tros vara ursprunget till tunga grundämnen som guld och platina. Nu tas nästa steg för att förstå de begränsningar – rent kärnfysiskaliskt – som finns när tunga grundämnen bildas. I synnerhet ska ny kunskap tas fram om hur kärnklyvning – fission – påverkar de komplexa reaktions-kedjorna. Detta blir möjligt genom nydanande experiment vid den europeiska kärnforsknings-anläggningen CERN. Efter en resa på ungefär 140 miljoner ljusår nådde gravitationsvågor och ljus från föreningen av två neutronstjärnor jorden den 17 augusti 2017. Det var första gången en sådan händelse kunde studeras. Sådana observationer ökar inte bara vår kunskap om dessa sällsamma himlakroppar som är den tätaste formen av materia förutom svarta hål; de ger också ny insikt i en halvsekelgammal vetenskaplig fråga: Vad är ursprunget till de tyngsta grundämnen som vi finner i naturen? Tunga grundämnen skapas genom ett nätverk av reaktioner. Nätverket kallas för r-processen (r för engelskans rapid = snabb).Inom detta projekt kommer fissionens roll i r-processen att studeras vid experiment under världsunika förhållanden. Dessa finns vid anläggningen HIE-ISOLDE för radioaktiva strålar vid CERN. En nyskapande supraledande magnetisk spektrometer gör det möjligt att mäta under vilka förhållanden väldigt instabila kärnor, som är relevanta för r-processen, fissionerar. En unik experimentuppställning gör det också möjligt att bestämma i vilka kärnor de delas, och hur mycket av energin some frigörs som gamma-fotoner. Sådana experiment har hittills inte varit möjliga. Denna kunskap kommer i sin tur att förbättra vår förståelse av neutronstjärnors kollisioner. Målet är att besvara en central fråga för mänsklig existens: Varifrån kommer vi och världen runtomkring oss?