De studerar världens mest sällsynta ämne

Det radioaktiva grundämnet astat är världens mest sällsynta ämne. Det förekommer i mycket små mängder i naturen, eftersom det snabbt sönderfaller till andra ämnen – halveringstiden är ynka sju timmar.  Men den korta halveringstiden och det faktum att den sönderfaller genom att skicka ut en så kallad alfapartikel gör ämnet lämpligt för cancerbehandling.

EFTERSOM ASTAT ÄR så ovanligt i naturen måste forskarna först skapa ämnet för att kunna studera det. Och hinna studera det. Forskaren Sebastian Rothe från Cern är en av de som lyckats. Han har lyckats mäta hur mycket energi som krävs för att skapa en positiv astatjon, den så kallade jonisationspotentialen. På en internationell konferens träffade han Dag Hanstorp, professor i fysik vid Göteborgs universitet som forskar kring negativa joner. De bestämde sig för att samarbeta för att studera negativa astatjoner.

UNDER NÅGRA VECKOR är Sebastian Rothe på besök i Göteborg, för att som han själv säger ”se till att allt går enligt plan”. Planen är nämligen att under året få tillgång till Isolde, en anläggning vid Cern där det går att skapa alla tänkbara grundämnen via kärnreaktioner, för att kunna skapa och studera negativt laddade astatjoner.
– Förhoppningsvis kommer vi att kunna göra ett första test på Cern i juli, säger Sebastian Rothe.

EFTERSOM DET inte går att testa experimenten i Göteborg med det instabila ämnet, använder forskargruppen istället sig av det närbesläktade ämnet jod. Jod är liksom astat en halogen, och har liknande egenskaper. För att studera atomer och molekyler, använder man sig inom atomfysiken av ljus. Närmare bestämt laserljus, som till skillnad från vitt ljus endast består av en enda färg i ljusspektrumet. Genom att ställa in den exakta våglängden i labbet kan forskarna se vilken våglängd som krävs för att få en elektron att ta emot ljuset och hoppa upp ett skal. Ljuset som skickats in förändras därmed, vilket i sin tur ger en ny färg.
– Vilka färger absorberas? Vad krävs det för ljus? Genom att använda laser kan vi ta reda på olika saker om atomer och molekyler, säger Dag Hanstorp.

MÄTMETODEN ÄR den mest känsliga som finns när det gäller att studera negativa joner. Med hjälp av ljus kan forskarna få mer information om ett särskilt ämne, men kan också spåra ämnen eftersom kunskapen om hur många ämnen beter sig redan är känd. Genom att kombinera teoretisk fysik och experiment bygger de sedan upp modeller för hur atomer ser ut. Negativa joner, vilket är Dag Hanstorps specialområde, är atomer eller molekyler med en extra elektron.
– Negativa joner är särskilt svåra att modellera eftersom elektronerna måste dela på attraktionen från kärnan. Till exempel måste de två elektronerna i den negativa vätejonen till viss del befinna sig på motsatta sidor om kärnan för att den ska bli stabil. Men det är också detta som gör dem intressanta att studera.