(3) Afklaret proton: »Jeg ofrer mig gerne i forskningens tjeneste«
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

(3) Afklaret proton: »Jeg ofrer mig gerne i forskningens tjeneste«

Mit interview med elektronen sluttede med, at elektronen erklærede sig som en meget finere partikel end protonen med begrundelsen, at den var en elementarpartikel med en fremtrædende plads i Standardmodellen, mens protonen - og for den sags skyld også dens makker neutronen - blot var en sammensat partikel bestående af kvarker.

Læs også: (1) Anonym talsmand: »750 GeV-partiklen er sky af natur og skal vænne sig til den store opmærksomhed«

Læs også: (2) Elektronen: »Livet på arbejdsmarkedet har været hårdt og farligt«

Jeg foreligger dette synspunkt for protonen ved vores møde. Den venlige og positive proton giver et overbærende svar:

»Var det ikke musen, der sagde til elefanten, hør hvor vi gungrer. Vi kernepartikler - og her taler jeg også på vegne af neutronen - sidder i centrum af atomet. Vi udgør langt den største del af massen i atomerne (mere end 99,9 pct. red.). Det er os protoner, der holder elektronerne på plads - ikke omvendt. Men hvis elektronen har behov for en sådan form for selvhævdelse, så skal der ikke lyde onde ord herfra. Jeg tror godt, du ved, hvem der virkeligt batter noget i Universet.«

Protonen har taget sin makker neutronen med til interviewet og denne tilføjer. »Når elektronen ofte er oppe at toppes med protonen, skyldes det, at de har forskellig ladning. Det virker tiltrækkende for dem begge, men giver også anledninger til spændinger. Jeg forholder mig neutralt.«

Hvilken betydning har det at være en sammensat partikel med indre bestanddele? spørger jeg protonen.

»Det giver tyngde at have tre kvarker i maven. Kvarkerne er ganske lette, men de er underlagt kvantemekanikkens love, og dermed også Heisenbergs usikkerhedsrelation. Hvis de er tæt ved hinanden, som inden i os protoner, kendes deres position med stor nøjagtighed, og derfor vil deres bevægelsesmængder være ubestemte. Det kræver, at de besidder energi. Mine to upkvarker og ene downkvark har tilsammen en masse på 9 MeV. Resten af min masse på 938 MeV er så at sige koncentreret bevægelsesenergi.«

Læs også: Massens mysterium

Neutronen tilføjer: »Da jeg består af en upkvark og to downkvarker med en masse tilsammen på næsten 12 MeV, så er jeg også totalt set lidt tungere end min ven protonen.«

Det har vel ikke en større betydning, at du er svagt overvægtig i forhold til protonen?

»Jo desværre. Husk at alt i naturen gerne vil have lav energi og dermed også lav masse. Når en neutron lever det frie liv uden for atomkernerne, så omdannes den forholdsvis hurtigt til en proton og elektron og en anden lille partikel, der kaldes en antielektron-neutrino. Den gennemsnitlige levetid for frie neutroner er kun næsten 15 minutter - 882 sekunder mere præcist. Jeg hører, at du kommer fra Danmark, så det vil måske interessere dig, at det var danske forskere på Risø, der som de første lavede en nøjagtig bestemmelse af min levetid. Det skete i 1972.«

Læs også: Risøs flagskib var en forsøgsreaktor til Big Science

Det frie liv udgør altså en fare. Men inden i atomet er forholdene mere rolige?

»Ja. Her er samme process er ikke mulig, da protoner og neutroner i atomkernen findes i forskellige skaller med forskellige energier. Jeg kan forstå, at du allerede har interviewet elektronen, og den har sikkert fortalt dig om de forskellige energiniveauer eller skaller for elektroner i atomet.«

Jo lidt.

»Det samme gør sig gældende i atomkernen. Her er også forskellige skaller for os neutroner og protoner. Skal jeg omdannes til en neutron og en elektron - plus antielektron-neutrinoen - så skal protonen have en lavere energitilstand end min energitilstand. Men de laveste protonenergier er allerede optaget i stabile atomkerner. Lige så lidt som en elektron i ydre elektronskal kan springe ind i en elektronskal med lavere energi, der er fuldt besat, så kan en proton heller ikke finde plads i fyldt nuklearskal med lavere energi. I stabile atomkerner lever jeg derfor uendeligt lang tid. Det er en fryd.«

Men ikke alle kerner er jo stabile?

»Nej, mange er ustabile og kan udsende forskellige former for stråling. Alfastråling er, når to protoner og to neutroner sammen slipper ud af kernen. Betastråling er udsendelsen af elektroner ved omdannelse af neutroner til protoner, og endelig er gammastråling udsendelse af røntgenstråling.«

Men ustabile atomkerner kan jo også gå i større stykker?

»Nemlig. Nogle af de tungeste atomkerner kan spaltes i større klumper. Det gælder f.eks. urankernen, som er det tungeste atom, der forekommer naturligt i Universet. Det kan spaltes i to dele under frigivelse af energi. Den energi kan udnyttes på forskellig vis - både af militæret og de civile myndigheder. Men kan vi ikke tale om noget andet.«

Har protonen misforstået risikoen ved LHC?

Neutronernes betydning for at opretholde kædereaktioner i bomber og kernekraftanlæg er tydeligvis ikke noget, som neutronen er glad for at tale om, så jeg henvender mig igen direkte til protonen.

Er du også ustabil?

»Nej. For hvad skulle jeg kunne omdannes til med lavere masse samtidig med overholdelse af naturlovene. Ingen har nogensinde set en proton dø en naturlig død, selv om nogle har forsøgt sig på det.«

Læs også: Protonen længe leve!

Men som elektronen fortalte mig, så kan du slås i stykker.

»Det er rigtigt, at det kan ske, hvis jeg bevæger mig meget hurtigt og støder ind i en anden partikel. Den kunne være en anden proton eller eksempelvis en blykerne, så vil der være så meget energi til stede i sammenstødet, at kvarkerne kan løsrives, eller nye partikler med dannes med andre energier. Det er den slags forsøg, jeg deltager i ved Large Hadron Collider.«

Large forstår jeg, Collider giver også sig selv, men Hadron - hvad er det?

»Bare et navn, som Shakespeare ville sige. Hadroner er betegnelsen for alle partikler, der er opbygget af kvarker. Vi protoner og neutroner er opbygget af tre kvarker og kaldes også for baryoner, mens der findes andre hadroner med korte levetider, der består af to kvarker. De kaldes mesoner. Som så meget i denne verden så skal betydningen af vores navn findes i det græske sprog, hvor hadronisk betyder stor eller tung.«

Er det ikke farligt at deltage i forsøgene ved LHC?

»Egentlig ikke. Vi protoner suser af sted i enorme klumper med tilsammen 100 milliarder protoner. Når vi støder ind i en klump, der suser den modsatte vej rundt, så er det kun ca. 20 fra hvert bundt, der støder sammen og bliver slået i stykker. Dødsrisikoen for den enkelte proton er næsten ikke-eksisterende, så jeg ofrer mig gerne for at bringe forskningen videre.«

Protoner helbreder

Hmm, tænker jeg. Mon protonen har overset, at protonbundterne møder hinanden 11.245 gange i sekundet eller omkring en milliard gange i løbet af en dag. Helt ufarligt er det nok ikke. Men jeg spørger i stedet om noget andet.

Du arbejder ikke kun med forskning? Du varetager også vigtige opgave inden for sundhedssektoren. Er det noget, du kan fortælle mere om?

»Gennem mange år har jeg deltaget i billeddannelse baseret på NMR eller kernemagnetisk resonans. Her kan man udnytte, at vi protoner har et spin. Det betyder, at grundtilstanden for vores energi kan splittes, når vi udsættes for et magnetfelt. På den måde kan man bestemme atomer og molekylers placering og optage billeder med en MR-scanner. I partikelterapi kan vi protoner meget præcist skydes ind mod kræftceller og dermed medvirke til at helbrede syge mennesker. Om et par år står et nyt center for partikelterapi klar til at modtage patienter i Aarhus. Det er en opgave, som jeg ser meget frem til.«

Læs også: Center for partikelterapi bliver 200 millioner kroner billigere

Læs også: Tyskland tager teten inden for tunge ioner

Er der andre spændende opgaver på vej?

»Sammen med neutronen ser jeg frem til at få en fremtrædende rolle ved det store forskningsanlæg European Spallation Source (ESS), der bygges i Lund i Skåne med en betydelig støtte fra Danmark. Det er neutronerne, der kommer til at udføre målingerne på nye materialer, lægemidler og lignende og derfor vil få størst opmærksomhed. Helt velfortjent efter min mening. Min opgave bliver at skrælle neutronerne af tunge atomkerner ved en proces, der kendes som spallation. Jeg vil tro, at mange danske forskere vil stå i kø for at bruge anlægget. Det må vi tale mere om, når anlægget står færdigt. Men nu er det vist tid til, at jeg tager min ven neutronen tilbage til det sikre liv i en stabil atomkerne, det frie liv er jo ikke godt for neutroner, husker du vel.«

Således slutter mit interview. Efter mødet med elektronen, som var meget negativ, var det dejligt at møde en virkelig positiv partikel med omtanke for sine med-partikler, der tilmed gør en stor indsats og ikke er bange for at kaste sig ud i nye spændende projekter.

Næste gang skal jeg møde fotonen. Det bliver et interview i fuld fart, for fotonen holder sig aldrig i ro, den suser af sted med lysets fart.

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten