En del av SPIRAL2 partikelacceleratorn i Caen, nordvästra Frankrike
Länge tänkt att vara de minsta byggstenarna av all materia, vi vet nu att atomer själva består av elektroner som snurrar runt en kärna gjord av protoner och neutroner.
Men var kommer kärnor ifrån? Hur är de smidda? Vilka krafter styr deras beteende? Det här är frågor för en ny partikelaccelerator kallad SPIRAL2 som ska invigas i Caen, nordvästra Frankrike, på torsdag.
Atomkärnan upptäcktes 1911, och dess beståndsdelar ungefär två decennier senare.
Ändå vet forskare fortfarande väldigt lite om kärnor, som är cirka 10, 000 gånger mindre än atomerna de sitter i.
För att studera dem, projektet på 138 miljoner euro (153 miljoner dollar) kommer att syntetisera och undersöka så kallade "exotiska" kärnor, vanligtvis smidda i kärnorna av stjärnor och inte hittas på jorden.
"Vi vill förstå hur dessa materialbyggande element produceras under de extrema värmeförhållandena som finns i stjärnor, sa Jean-Charles Thomas, en forskare vid det franska vetenskapsinstitutet CNRS.
För att skapa sådana partiklar, forskare kommer att skjuta täta strålar av joner – atomer som tagits bort från några av sina elektroner – över en 40 meter lång tunnel cirka 10 meter under jorden.
"Vi kommer att återskapa vad som händer inuti stjärnor i laboratoriet, " sa Thomas till AFP.
En vetenskapsman talar framför SPIRAL2-partikelacceleratorn i Caen, nordvästra Frankrike
Strålarna kommer att explodera mot en målyta, sönderfaller till subatomära partiklar inklusive kärnor, av vilka många aldrig skulle ha setts på jorden.
Forskare hoppas att experimentet kommer att hjälpa till att förklara varför olika kärnor har olika proton till neutron-förhållanden. Förhållandet är det som bestämmer laddningen av en atom och det kemiska grundämnet som den tillhör.
Atomkärnor på jorden varierar från de lättaste, väte, med en enda proton, till de tyngsta, uran, som har 92.
Kärnor är cirka 10, 000 gånger mindre än deras atomer, men innehåller 99,9 procent av massan.
"SPIRAL2 kommer att ge tillgång till en hel rad experiment på exotiska kärnor, som hittills varit omöjliga, ", sa ett uttalande på projektets hemsida.
"Särskilt, det kommer att ge intensiva strålar av neutronrika exotiska kärnor vars egenskaper är lite utforskade för närvarande."
Bjälkarna, 10 till 100 gånger mer atomtäta än de som används i någon annan partikelaccelerator idag, kommer att skapa stora mängder exotiska kärnor för ytterligare experiment, laget förväntar sig.
Forskare tror att det finns nästan 8, 000 typer av exotiska kärnor, av vilka vi har observerat några 2, 900 hittills.
Projektledarna hoppas att SPIRAL2 kommer att ge fördelar för cancerbehandling och kärnenergi
Medicin och energi
Projektledarna hoppas att SPIRAL2 kommer att ge fördelar för cancerbehandling och kärnenergi.
"Vi hoppas kunna producera radioaktiva kärnor som... kommer att avge mycket stark men lokaliserad strålning" för tumörbehandling, sa Herve Savajols, projektets vetenskapliga samordnare.
Dessa supersmå partiklar kan injiceras i cancerpatienter för att avge sin strålning först när de når de riktade tumörerna, alltså utan att skada någon icke-cancerös vävnad, som befintliga behandlingar gör.
Forskningen kan också hjälpa till att utforma en säkrare, grönare och mer effektiv metod för att generera energi från kärnklyvning, en process som går ut på att splittra atomer med neutronstrålar.
SPIRAL2, kommer att ingå i GANILs tunga jonaccelerator i Caen – ett projekt av Frankrikes atomenergikommission (CEA) och CNRS, med stöd från Europeiska unionen.
Liknande projekt utvecklas även i andra länder, inklusive Kanada och vid European Organization for Nuclear Research (CERN) i Schweiz.
© 2016 AFP
