Chalmers bryter ny mark inom fission
Forskare på Chalmers har tillsammans med ett internationellt forskningssamarbete nått nya och oväntade insikter om fission – kärnklyvning. Det framgår av ett pressmeddelande.
Chalmers tekniska högskola rapporterar att man för första gången lyckats genomföra en ingående undersökning av klyvningen av instabila atomkärnor med en extremt obalanserad kvot av protoner och neutroner. Resultaten, som nyligen publicerats i Nature, visar överraskande mönster i laddningsfördelningen hos de delar atomkärnan klyvs i.
Konststycket: Observerade kortlivade isotoper
Studien är en stor internationell sammanslutning och kulminationen av 25 års arbete. Chalmersforskaren Andreas Heinz har tillsammans med kollegor från institutionen för fysik bidragit till experimentets utförande, samt med dataanalyser och tolkningar. Enligt Heinz har kärnklyvningsprocessen studerats över en väldigt lång tid, men hittills bara för ett begränsat antal isotoper.
"Vad man vanligtvis gör är att beskjuta isotopen man är intresserad av med exempelvis neutroner, och sedan observerar man hur kärnklyvningen sker. För långlivade isotoper, som uran, är detta relativt enkelt, men med kortlivade isotoper är det mycket svårare. Och det är dessa som vi nu lyckats studera”, säger Andreas Heinz.
Uranstråle sköts mot beryllium i accelerator
En bättre förståelse för fission – när en atomkärna klyvs och släpper ut energi – är nödvändig för ökade kunskaper om hur atomer fungerar, och den har också potential att revolutionera energiproduktionen.
De senaste experimenten utfördes vid GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research i Tyskland, i en acceleratorfacilitet. Forskare besköt beryllium med en intensiv uranstråle som färdades vid 86,7 procent av ljusets hastighet. Vid kollisionen som följde producerades hundratals olika isotoper som filtrerades och urskildes efter massa och laddning.
Ny förklaringsmodell för fissionens egenskaper
I studien har man bland annat kommit fram till varför atomkärnor delas i en tung och en lätt del: en ytterligare stabilitet skapas av ett specifikt antal protoner, 36 stycken, i den lättaste delen av den kluvna atomkärnans två fragment.
”Vår studie visar tecken på att det är en skaleffekt i antalet protoner hos de lätta fragmenten som ligger bakom en stor del av den utveckling vi tidigare inte sett”, säger Andreas Heinz.
Artikeln An asymmetric fission island driven by shell effects in light fragments publicerades i Nature den 30 april 2025. Medförfattare till artikeln från Chalmers tekniska högskola är docent Andreas Heinz, forskningsingenjörerna Matthias Holl, Håkan T Johansson och Hans Törnqvist, professor Björn Jonson och professor emeritus Mikhail Zhukov. Forskarna är aktiva vid institutionen för fysik, förutom Matthias Holl som för närvarande är aktiv vid Lunds universitet.