Operation and maintenance of the DESIREE facility


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2012
End date: 31/12/2012
Funding: 3600000 SEK


Description

Var kommer vi ifrån och hur uppstår liv? Hur bildas och dör stjärnor och solsystem ? och vad består universum egentligen av? Det är frågor som sysselsatt mänskligheten sedan urminnes tider. Nu kommer vi självklart inte att finna något som ens liknar svar på dessa frågor med hjälp av den nya faciliteten ?DESIREE? på Stockholms Universitet, men vi kan närma oss några av frågeställningarna på delvis nya, unika sätt, och då på den detaljnivån som utgörs av hur enskilda atomer och molekyler reagerar med varandra och med ljus. Hur går det t.ex. till när biologins molekylära byggstenar (aminosyror, puriner, pyrimidiner etc) formas från mindre molekyler? Sker det huvudsakligen när två molekyler möts i vakuum i rymden eller måste reaktionen ske på en yta av ett stoftkorn eller kanske på en is-partikel? Dessa aspekter - och detaljer i formationsprocesserna - kan undersökas under förhållanden som på ett kontrollerat och unikt sätt är direkt relevanta för dessa frågeställningar. Små molekyler, som t.ex. H2, tror man kan spela viktiga roller när vissa stjärnor bildas eftersom de kan stråla ut en del av den värme som utvecklas när gravitationen ?drar ihop? material som från början är utspritt. DESIREE-faciliteten erbjuder möjligheter att undersöka reaktioner med enskilda små molekyler, hur de bildas, hur de förstörs vid temperaturer omkring 10 grader över absoluta nollpunkten (dvs runt 10 Kelvin) och vid tryck som svarar mot förhållanden i t.ex. interstellära moln (10^17 gånger lägre än lufttrycket vid jordytan). Genom alltmer förfinade observationsmetoder vet vi att stora molekyler som HC11N, C60 och så kallade PAH molekyler (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons på engelska) förekommer i rymden men vi vet inte hur de skapas och förstörs och hur de reagerar med andra atomära system ? och i PAH fallet vet man inte ens exakt vilka molekyler det är bara att det är den typen av molekyl. Under de senaste åren har man upptäckt ganska rikliga förekomster av negativa joner av kolkedjemolekyler som t.ex. C4H- och C6H-. DESIREE medger unikt detaljerade studier av atomära och molekylära processer. Här är möjligheten att utföra experiment med internt kylda system avgörande för tolkningar och jämförelser med teoretiska modeller och beräkningar. DESIREE-faciliteten består av flera delar. Huvudinstrumentet är en dubbel elektrostatisk jonlagringsring (DESIREE: Double ElectroStatic Ion Ring Experiment) vars temperatur kan regleras ned till ungefär 10 Kelvin med hjälp av fyra kryogeneratorer. Att ringarna är elektrostatiska innebär att man kan lagra både lätta och mycket tunga atomära/molekylära joner, och när den är kyld kommer jonerna internt att anta samma låga temperatur som omgivningen ? alltså t.ex. 10 Kelvin, vilket gör att antalet möjliga kvanttillstånd begränsas starkt till de med lägst energi. Dessutom blir det möjligt att lagra mycket löst bundna system, som t.ex. vissa negativa joner ? även sådana med flera extra elektroner, vilka kan vara instabila vid rumstemperatur men stabila (och mycket reaktiva) vid lägre temperaturer. De två lagringsringarna, vardera med omkrets runt 8.8 meter, har en gemensam sektion där två strålar av atomära/molekylära joner med olika laddningar kan fås att sammanfalla ? positiva joner i den ena ringen och negativa i den andra. I den gemensamma sektionen innesluts båda strålarna av rörformade elektroder och genom att lägga en liten spänning på dessa accelereras den ena jonstrålen medan den andra retarderas och man kan då stämma av kollisionshastigheten till (nära) noll. DESIREE-faciliteten har en separat uppställning för att optimera produktion av jonstrålar och här finns möjligheter att utföra andra typer av experiment där man t.ex. undersöker hur några få vattenmolekyler som fästs på en bio-molekyl kan skydda denna mot skador om systemet plötsligt värms upp. DESIREE-faciliteten i sin helhet kommer att tas i drift från början av 2012. Användargrupper består av ett flertal lokala forskargrupper, andra svenska, europeiska och utom-europeiska grupper. Internationella samarbeten planeras inom två större europeiska nätverk för forskarutbildning, samarbete med NASA och genom ett AstroBiology Center vid Stockholms universitet.

Last updated on 2017-31-03 at 12:57