Lang beschouwd als de kleinste bouwstenen van alle materie, we weten nu dat atomen zelf zijn samengesteld uit elektronen die rond een kern van protonen en neutronen draaien.

Maar waar komen kernen vandaan? Hoe zijn ze vervalst? Welke krachten bepalen hun gedrag? Dit zijn vragen voor een nieuwe deeltjesversneller genaamd SPIRAL2 die in Caen wordt ingehuldigd, Noordwest Frankrijk, op donderdag.

De atoomkern werd ontdekt in 1911, en de samenstellende delen ervan ongeveer twee decennia later.

Toch weten wetenschappers nog steeds heel weinig over kernen, dat zijn er ongeveer 10, 000 keer kleiner dan de atomen waarin ze zitten.

Om ze te bestuderen, het project van 138 miljoen euro ($ 153 miljoen) zal zogenaamde "exotische" kernen synthetiseren en onderzoeken, meestal gesmeed in de kernen van sterren en niet gevonden op aarde.

"We willen begrijpen hoe deze materievormende elementen worden geproduceerd onder de extreme hitte die in sterren wordt aangetroffen, " zei Jean-Charles Thomas, een onderzoeker bij het Franse wetenschappelijke instituut CNRS.

Om dergelijke deeltjes te creëren, wetenschappers zullen dichte bundels ionen schieten - atomen ontdaan van een deel van hun elektronen - over een 40 meter lange tunnel zo'n 10 meter onder de grond.

"We zullen nabootsen wat er in sterren in het laboratorium gebeurt, " vertelde Thomas aan AFP.

De stralen zullen exploderen tegen een doeloppervlak, uiteenvallen in subatomaire deeltjes inclusief kernen, velen van hen zouden nooit op aarde zijn gezien.

Wetenschappers hopen dat het experiment zal helpen verklaren waarom verschillende kernen verschillende proton-neutronenverhoudingen hebben. De verhouding bepaalt de lading van een atoom en het chemische element waartoe het behoort.

Atoomkernen op aarde variëren van de lichtste, waterstof, met een enkel proton, tot de zwaarste, uranium, die 92 heeft.

Kernen zijn ongeveer 10, 000 keer kleiner dan hun atomen, maar bevatten 99,9 procent van de massa.

"SPIRAL2 zal toegang geven tot een hele reeks experimenten op exotische kernen, die tot nu toe onmogelijk waren, ", aldus een verklaring op de projectwebsite.

"Vooral, het zal intense bundels van neutronenrijke exotische kernen opleveren waarvan de eigenschappen op dit moment weinig worden onderzocht."

de balken, 10 tot 100 keer meer atoomdichtheid dan die welke tegenwoordig bij andere deeltjesversnellers worden gebruikt, grote hoeveelheden exotische kernen zal creëren voor verdere experimenten, het team verwacht.

Wetenschappers geloven dat er bijna 8, 000 soorten exotische kernen, waarvan we er 2 hebben waargenomen, 900 tot nu toe.

Medicijnen en energie

Projectleiders hopen dat SPIRAL2 voordelen zal opleveren voor de behandeling van kanker en kernenergie.

"We hopen radioactieve kernen te produceren die... zeer sterke maar gelokaliseerde straling zullen afgeven" voor de behandeling van tumoren, zei Herve Savajols, de wetenschappelijke coördinator van het project.

Deze superkleine deeltjes zouden in kankerpatiënten kunnen worden geïnjecteerd om hun straling alleen af ​​te geven wanneer ze de beoogde tumoren bereiken, dus zonder beschadiging van niet-kankerachtig weefsel, zoals bestaande behandelingen doen.

Het onderzoek kan ook helpen bij het ontwerpen van een veiliger, groenere en efficiëntere manier om energie op te wekken uit kernsplijting, een proces waarbij atomen worden gesplitst met neutronenbundels.

SPIRAAL2, zal deel uitmaken van de GANIL zware-ionenversneller in Caen – een project van de Franse Commissie voor Atoomenergie (CEA) en het CNRS, met steun van de Europese Unie.

Soortgelijke projecten worden ook in andere landen ontwikkeld, waaronder Canada en bij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) in Zwitserland.

© 2016 AFP