• LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • PARTNERLOGIN

ElektronikFOKUS

Fokus på elektronik

  • Branchenyt
  • Design & udvikling
  • Events
  • IoT & embedded
  • Komponenter & konnektorer
  • Power
  • Produktion
  • Test & mål
  • Wireless & data
  • Artikler fra Aktuel Elektronik

Design & udviklingTop02. 04. 2024 | Rolf Sylvester-Hvid

På Sydpolen jagter KU-forskere beviser for kvantetyngdekraft

Design & udviklingTop02. 04. 2024 By Rolf Sylvester-Hvid

Et storstilet eksperiment i Antarktis med deltagelse fra Københavns Universitet leder efter svar på, om der også findes tyngdekraft på kvanteniveau. En sær partikel, som rejser upåvirket gennem verdensrummet, skal give forskerne svaret.

IceCube-detektorerne er begravet mellem 1,5 og 2,5 kilometer under isen på Sydpolen. Det eneste synlige udstyr er IceCube Lab, også kaldet ICL, som er vært for de computere, der indsamler data fra de over 5.000 lyssensorer i isen. Illustration: IceCube Collaboration/NSF IceCube Collaboration/NSF

Flere tusinde sensorer fordelt over en kvadratkilometer i isen tæt ved Sydpolen skal give svaret på et af fysikkens store spørgsmål: Findes der tyngdekraft i den atomare verden? Sensorerne registrerer såkaldte neutrinoer, som er partikler uden elektrisk ladning og næsten uden masse, som kommer til Jorden fra rummet. Et forskerhold fra Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, har været med til at udvikle den metode, der skal benytte viden om neutrinoerne til at afklare, om kvante-tyngdekraft findes.

– Hvis der findes kvante-tyngdekraft, som vi tror, vil det være en af de brikker, som kan forene de to sider af fysikken. I dag bruger vi den klassiske fysik til at beskrive fænomener som tyngdekraft i vores omgivelser, men kvantemekanik, når der er tale om den atomare verden. Det vil være smukt, hvis de to sider af fysikken kan forenes til én stor, sammenhængende teori, siger adjunkt Tom Stuttard fra Niels Bohr Institutet.

Tom Stuttard er medforfatter til en forskningsartikel, som offentliggøres i dag i det ansete tidsskrift Nature Physics. Artiklen beskriver et storstilet projekt, hvor NBI-holdet og amerikanske forskere har studeret flere end 300.000 neutrinoer. Der er dog ikke tale om de virkelig interessante neutrinoer, som kommer fra det ydre rum. Neutrinoerne i projektet er dannet i Jordens atmosfære. Dannelse af neutrinoer i atmosfæren sker, når partikler med høj energi fra rummet kolliderer med kvælstof eller andre molekyler.

– Fordelen ved at se på neutrinoer dannet i Jordens atmosfære er, at der er langt flere af dem. Vi havde brug for data fra mange neutrinoer til at vise, at vores metode fungerer. Det har vi vist nu. Dermed er vi klar til næste fase, som er at se på neutrinoer, der har rejst lang vej fra fjerne kilder i rummet, siger Tom Stuttard.

Rejser uforstyrret tværs gennem Jorden

IceCube Neutrino Observatoriet er anlagt ved siden af forskningsstationen Amundsen-Scott South Pole Station i Antarktis. De fleste astronomiske og astrofysiske observatorier er naturligvis bedst til at studere himmelrummet over dem. Men for IceCube er det lige modsat: observatoriet er bedst til at studere himlen over den modsatte side af Jorden, altså den nordlige side. Det skyldes, at mens neutrinoen ubesværet rejser gennem vores planet – endda også gennem den varme, kompakte kerne – så bliver de fleste andre partikler stoppet. Dermed er signalet meget rent for de neutrinoer, der kommer fra den nordlige side af Jorden.

IceCube observatoriet køres af University of Wisconsin-Madison, USA. Flere end 300 forskere fra hele verden deltager i det videnskabelige samarbejde. Københavns Universitet er et af flere end 50 universiteter, som har et IceCube center for neutrino-studier.

Fordi neutrinoen ikke har elektrisk ladning og næsten ingen masse, bliver den hverken påvirket af elektromagnetisme eller af de stærke kernekræfter: den bevarer sin grundtilstand selv efter milliarder af lysårs rejse gennem rummet.

Det centrale spørgsmål er, om neutrinoens egenskaber virkelig er fuldstændigt uændrede efter rejse over lang afstand, eller om det trods alt er muligt at registrere ganske små forandringer.

– Hvis neutrinoens tilstand forandrer sig næsten umærkeligt på den måde, som vores hypotese siger, så vil det være den første stærke indikation på, at kvante-tyngdekraft findes, siger Tom Stuttard.

Neutrinoens tre nuancer

Det kræver baggrundsinformation at forstå, hvilke forandringer i neutrinoens egenskaber, som forskerholdet er på udkig efter. Vi kalder neutrinoen en partikel, men i virkeligheden består den af tre samtidigt producerede partikler. Dette kaldes i kvantemekanikken for superposition. Neutrinoen kan have tre grundlæggende konfigurationer. Fysikerne taler om, at neutrinoen har tre forskellige ”smage” (flavors), elektron, muon og tau. Hvilken af disse konfigurationer, som observeres, skifter under neutrinoens rejse – et besynderligt fænomen, som kaldes neutrino-oscillation. Denne kvanteopførsel består over tusindvis af kilometers rejse. Dette kaldes kvantekohærens.

– I de fleste eksperimenter bliver kohærensen hurtigt brudt, men det skyldes formentlig ikke kvante-tyngdekraft. Det er simpelthen bare ekstremt svært at skabe perfekte forhold kunstigt. For eksempel vil man gerne køre sine eksperimenter i vakuum, men i praksis lykkes det stort set altid for nogle få molekyler at slippe ind. Men neutrinoen bliver simpelthen ikke påvirket af stof i omgivelserne. Derfor ved vi, at brud på kohærensen ikke er forårsaget af menneskeskabte problemer med forsøgsopstillingen, forklarer Tom Stuttard.

Mange kolleger var skeptiske

På spørgsmålet, om resultaterne af det studie, der er offentliggjort i Nature Physics, er som forventet, svarer forskeren:

– Vi befinder os i en sjælden kategori af forskningsprojekter. Nemlig eksperimenter, hvor der ikke findes nogen etableret teori. Derfor vidste vi simpelthen ikke, hvad vi skulle forvente. Imidlertid vidste vi, at vi kunne lede efter nogle af de generelle egenskaber, som vi kunne forvente, at en kvanteteori for tyngdekraft ville have. Ganske vist havde vi håbet på at se forandringer, der kunne tyde på effekten af kvante-tyngdekraft, men det faktum, at vi ikke så nogen forandringer, udelukker på ingen måde, at de eksisterer. Når en atmosfærisk neutrino detekteres på Antarktis, har den typisk rejst gennem Jorden. Det vil sige en rejse på ca. 12.700 km, hvilket er meget kort sammenlignet med de neutrinoer, der er rejst hertil fra de ydre rum. Tilsyneladende er det nødvendigt med meget større afstand for at opnå en målbar effekt af kvante-tyngdekraften, hvis den altså findes, siger Tom Stuttard. Han tilføjer, at det vigtigste formål med studiet var at vise, at holdets metode virker:

– I årevis har mange fysikere tvivlet på, at det nogensinde ville være muligt at teste kvante-tyngdekraft. Vores analyse viser, at det faktisk er muligt. Og med fremtidige målinger af astrofysiske neutrinoer samt udvikling af mere nøjagtige detektorer i løbet af det kommende årti håber vi, at vi endelig bliver i stand til at besvare dette grundlæggende spørgsmål.

Den videnskabelige artikel “Searching for Decoherence form Quantum Gravity at the IceCube South Pole Neutrino Observatory” offentliggøres i dag i Nature Physics.

Læs mere på IceCubes hjemmeside: https://icecube.wisc.edu/

Kontakt Tom Stuttard, Københavns Universitet, thomas.stuttard@nbi.ku.dk

Skrevet i: Design & udvikling, Top

Seneste nyt fra redaktionen

DTU’s innovations-DNA bliver en national ramme

Design & udviklingTop14. 11. 2025

Nye anbefalinger skal sikre, at dansk forskning kommer ud og gør gavn som kommercielle markedsløsninger i nye startup-virksomheder. DTU’s rektor Anders Bjarklev finder det positivt, at DTU’s mangeårige arbejde med innovation nu afspejler sig i en national ramme. Én af universitetets

Arduino UNO Q kan nu bestilles gennem Mouser Electronics

IoT & embedded14. 11. 2025

Mouser Electronics, Inc., den autoriserede globale distributør med de nyeste elektroniske komponenter og industrielle automationsprodukter™, fortæller nu, at UNO Q single-board computeren fra Arduino®  nu kan bestilles gennem eu.mouser.com. Arduinos UNO Q single-board computer (SBC)

Seks nye DTMOSVI 600V-serie N-kanal effekt-MOSFETs med4-pin TO-247-4L(X) huse

Komponenter & konnektorerPower14. 11. 2025

Toshiba Electronics Europe GmbH lancerer seks nye produkter med DTMOSVI 600V-serien af N-kanal effekt-MOSFET chips kapslet i 4-pin TO-247-4L(X) huse. Disse avancerede TKxxxZ60Z1-komponenter er designet at reducere switching-tab betydeligt. De egner sig til en række krævende applikationer inklusive

Embit indgår aftale om licens af den trådløse NeoMesh protocol-stack med NeoCortec

BranchenytIoT & embedded14. 11. 2025

NeoCortec, der er producent af tovejs trådløse protokol-stacks med et ultralavt forbrug til mesh-netværker, fortæller, at de sammen med den italienske producent af trådløse moduler, Embit, har indgået en licensaftale om NeoMesh-softwaren. Aftalen gør Embit i stand til at tilbyde fuldt ud

NCAB opkøber Multi-Teknik i Sverige

AktueltBranchenytProduktion14. 11. 2025

NCAB har i dag underskrevet en aftale om at overtage 100 procent af aktierne i Multi-Teknik Mönsterkort AB med kontorer i Göteborg, Litauen og Kina. Multi-Teknik har en 50-årig historie, der begyndte med en printkortfabrik i Göteborg. Produktionen ophørte i 2008, og siden da har virksomheden været

GaN-baserede 65W til 140W PD-opladere til hurtig opladning i medicinske applikationer

Power13. 11. 2025

XP Power lancerer af firmaets nye PGW- og PGD-serier af eksterne AC-DC strømforsyninger fra 65 W til 140 W. De to serier, der omfatter versioner til vægmontering (PGW65, PGW100) og desktop enheder (PGD100, PGD140), er designet til at overholde Power Delivery (PD)-protokollen,og de er ideelle til en

Innovative og prisbillige ”røde” instrumenter

AktueltBranchenytTest & mål13. 11. 2025

Der findes en lang række rigtig gode producenter af måleudstyr på markedet. Fokus er som regel på instrumenternes funktion, markedet som instrumenterne er rettet imod, høj sikkerhed, let betjening og gerne også en pris, der er til at komme i nærheden af. Det kan dog være en udfordring at finde en

Trecifret millionbeløb skal styrke SMV’ers teknologi, produktivitet og omstillingsevne

AktueltBranchenytDesign & udviklingProduktion12. 11. 2025

Det er afgørende, at små og mellemstore virksomheder får adgang til tilbud, der styrker produktiviteten i en tid, hvor den globale konkurrence på en række områder er skruet heftigt i vejret. Derfor har Danmarks Erhvervsfremmebestyrelse netop investeret 312 mio. kr. i, at SMV’er kan forbedre deres

Intelligent ”honningkrukke” vinder IT Specialepris

AktueltEventsWireless & data12. 11. 2025

Hver dag rettes der utallige og veltilrettelagte cyberangreb mod virksomheder, offentlige myndigheder og privatpersoner. Det sætter store krav til cybersikkerhed, og ikke mindst til de værktøjer som forsvarssiden har til rådighed. Mange virksomheder, organisationer og regeringer, der ønsker at

Same Sky lancerer ny designservice for højttalerkabinetter

Design & udvikling12. 11. 2025

Same Skys Audio Group annoncerer nu officielt sin nye designservice for højttalerkabinetter. Som en udbygning af branchens førende audiodesign-service giver Same Skys designservice for højttalerkabinetter adgang til specialiserede løsninger inden for design, udvikling og integration af

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis

 
 
 
 
Aktuel Elektronik - underleverandøroversigt
Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser… Læs mere her

/Nyheder

  • Mouser Electronics

    The Latest News from Mouser Electronics 

  • Avnet Silica

    Explore the flexible and ultra-low power STM32WL3x SoC – Online seminar

  • Avnet Silica

    AMD – IMPLEMENTING SYNTHETIC APERTURE RADAR IN SPACE WITH AMD VERSAL ADAPTIVE SOCS – 1 Hour Online presentation

  • InnoFour

    Online DFM for Printed Circuit Boards

  • Mouser Electronics

    Mouser Electronics Explores the Future of Advanced Air Mobility and Its Impact on Design

  • Mouser Electronics

    Mouser Electronics Supports Advanced Underwater Harvester Project for UK Seagrass Restoration

  • ACTEC A/S

    Batterier til IoT-trackere i containere

  • Microchip Technology Inc.

    Advancing Zonal Architecture with 10BASE-T1S Endpoints for Smarter Remote Connectivity

  • InnoFour

    What is Signal Integrity?

  • ANSMANN NORDIC AB

    Den nye EU-batteriforordning og det digitale batteripas i medicinsk teknologi

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • DTU’s innovations-DNA bliver en national ramme

    14.11.2025

  • Arduino UNO Q kan nu bestilles gennem Mouser Electronics

    14.11.2025

  • Seks nye DTMOSVI 600V-serie N-kanal effekt-MOSFETs med4-pin TO-247-4L(X) huse

    14.11.2025

  • Embit indgår aftale om licens af den trådløse NeoMesh protocol-stack med NeoCortec

    14.11.2025

  • NCAB opkøber Multi-Teknik i Sverige

    14.11.2025

  • GaN-baserede 65W til 140W PD-opladere til hurtig opladning i medicinske applikationer

    13.11.2025

  • Innovative og prisbillige ”røde” instrumenter

    13.11.2025

  • Trecifret millionbeløb skal styrke SMV’ers teknologi, produktivitet og omstillingsevne

    12.11.2025

  • Intelligent ”honningkrukke” vinder IT Specialepris

    12.11.2025

  • Same Sky lancerer ny designservice for højttalerkabinetter

    12.11.2025

Alle nyheder ›

Læs Aktuel Elektronik

Aktuel Elektronik avisforside

Annoncér i Aktuel Elektronik

Medieinformation

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik