Populärvetenskaplig beskrivning

Negativa joner är en elektrisk laddade atomer, vilka enklast skapas genom att lösa koksalt i vatten. Den yttersta elektron i varje natriumatom flyttas över till en kloratom varvid positiva natriumjoner och negativa klorjoner bildas. Vattnet förblir dock elektriskt neutralt eftersom det skapas lika många positiva som negativa joner.

I vår forskning studerar vi negativa joners egenskaper. Vi erhåller kunskap om dem genom att studera när de växelverkar med laserljus. Målsättningen är att försöka få en bild av hur elektronerna rör sig runt atomkärnan. Varje elektron kommer att känna en attraktion av den positivt laddade kärnan och repelleras av de övriga elektronerna. De olika elektronerna kommer att röra sig runt kärnan i ett komplicerat mönster där elektronernas rörelser är kopplade till varandra. För att beskriva deras rörelser krävs avancerade matematiska metoder. De experiment vi utför kan användas för att verifiera eller förkasta olika teoretiska modeller.

I praktiken kan vi inte studera jonerna i en vattenlösningen eftersom de påverkas av de övriga jonerna och vattenmolekylerna. Istället utför vi experimenten i en vakuumkammare. I en s k jonkälla producerar vi en stråle av negativa joner vilka accelereras och styrs med hjälp av elektriska fält ungefär som när elektronerna i ett TV-rör skickas mot TV-skärmen. De negativa jonernas egenskaper studerar vi sedan genom att rikta laserljus mot jonerna. Om en negativ jon absorberar ljus kan den extra elektronen slås loss från jonen. Med hjälp av olika detektorer placerade inne i vakuumkammaren detekterar vi de olika partiklarna som bildas, och detta ger oss ledtrådar om de negativa jonernas egenskaper.

Inom ramen för forskningsprojektet arbetar vi även med en tillämpning där vi försöker använda de kunskaper vi erhållit om negativa joner för att utveckla en mätmetod som kan komma att användas för att göra mätningar av s k radioisotoper. Den mest kända av dessa är ¹⁴C som används för att bestämma åldern på biologiska prover. Vi försöker förfina en metod där vi studerar en annan radioisotop, nämligen ¹⁸²Hf. En eventuell detektion av denna skulle påvisa förekomsten av en supernovaexplosion in närheten av vårt solsystem. Detta arbete sker i samarbete med forskargrupper vid universiteten i Mainz i Tyskland och Wien i Österrike och vid forskninglaboratoriet Oak Ridge National Laboratories i USA.

De experimentella studierna sker vid flera olika forskningsanläggningar. I Göteborg använder vi en jonstråleanläggningen GUNILLA (Göteborg University Negativa Ion Laser LAboratory). Vi utför även experiment vid internationella forskningsanläggningar, så som Advanced Light Source vid Berkeley i USA och vid lagringsringarna vid Manne Siegbahnlaboratoriet vid Stockholms universitet, och vid Universitetet i Freiburg.