• 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

IAR er nu kommet på finske hænder

BranchenytIoT & embedded22. 10. 2025

94 procent af aktionærerne i Uppsala-selskabet, IAR, har solgt deres aktiebeholdninger til finske Qt, som dermed har krydset den magiske tærskel, hvor de kan tvangsindløse resten. At 90-procentsgrænsen er krydset, blev annonceret for en uge siden. Nu er IAR i gang med at afnotere aktierne fra Nasdaq

Automotive zener-dioder til pulsbeskyttelse i kompakte SOD-523 huse

Komponenter & konnektorer22. 10. 2025

Toshiba Electronics Europe GmbH udvider sit program af zener-dioder med automotiv klassificering til pulsbeskyttelse med lanceringen af XCEZ-serien. De nye dioder er kapslede i de små, men alsidige SOD-523 huse, hvad der gør dem yderst velegnede i pladstrange applikationer som in-vehicle

XP Power tilføjer digital monitering og styring i HRF15-serien af 15W højvolt DC/DC-konvertere

Power22. 10. 2025

XP Power annoncerer en digital version af firmaets HRF15 serie af 15W præcisions højvolt DC/DC-konvertere med mulighed for programmering af både outputspænding og -strøm med brug af PMBus via I2C. Denne forbedring adresserer det voksende behov for automatisering og remote styring inden for

Markant stigning i cyberaktivitet: TDC Erhverv har stoppet fire millioner angreb på blot 14 dage

Wireless & data22. 10. 2025

TDC Erhverv, der sidder med ansvaret for den digitale trafik for over halvdelen af Danmarks virksomheder, udgiver Sikkerhedsrapport for tredje kvartal af 2025. Rapporten undersøger, hvilke typer af cybertrusler der har påvirket kunderne, og tegner et billede af det aktuelle trusselsbillede. I

Bliv klædt på til maskinforordningen og de nye krav til functional safety

EventsTop22. 10. 2025

Maskinforordningen afløser snart det gamle maskindirektiv – men hvad betyder det for danske virksomheder? Som DIRA-medlem kan man sammen med sine kolleger komme med til et aktuelt, fagligt DIRA-arrangement i Odense den 25. november 2025, hvor eksperter fra Phoenix Contact, DIRA og en masse andre

Danisense opkøber polsk specialist inden for trådvikling for at udbygge produktionen

AktueltBranchenytProduktion22. 10. 2025

Danisense, den førende virksomhed inden for yderst præcise strømsensorer/-transducere til krævende applikationer, har opkøbt den polske specialistvirksomhed inden for trådvikling, Scanwinding. Dette strategiske løft er en betydelig milepæl i Danisenses vækstkurve, da det øger produktionskapaciteten

Workshop sætter fokus på cybersikkerhed i softwareudvikling og robotsystemer

AktueltEvents22. 10. 2025

Den 30. oktober sætter workshoppen, ”Sikker Softwareudvikling”, fokus på, hvordan virksomheder kan beskytte deres software og robotsystemer gennem bedre forståelse af trusler, sikker kodning og metoder til at tænke sikkerhed ind fra starten. Cybertrusler mod industrien bliver stadig mere

DI: Brug for massive investeringer i digitale motorveje

AktueltWireless & data20. 10. 2025

Europa befinder sig i en kritisk situation i den globale magtkamp om fremtidens teknologier. En ny analyse fra Dansk Industri og Boston Consulting Group(BCG) viser, at det europæiske investeringsgab i telekommunikation er alarmerende: Vi mangler investeringer for hele 270 milliarder euro frem mod

100V N-kanal effekt-MOSFETs i 5,15mm x 6,1mm footprint baseret på U-MOS11-H processen

Komponenter & konnektorerPower20. 10. 2025

Toshiba Electronics Europe GmbH lancerer TPH2R70AR5, en ny 100V nominelt N-kanal effekt-MOSFET fremstillet med den nyeste generation af processer, kendt som U-MOS11-H. MOSFET’en primært blive tilbudt til switch-mode strømforsynings (SMPS) applikationer, især til højeffektive DC/DC-konvertere.

Faseskiftende pads fjerner effektivt varmen fra de aktive komponenter

Komponenter & konnektorer20. 10. 2025

Der eksisterer en lang række måder at bortlede varme på. Det handler om mængden af varmeenergi, layout og montagemetode. Et godt design handler om at minimere eller helt fjerne den isolerende afstand mellem varme komponenter og deres køleplader. Både i laboratoriet og i produktionen skal løsningerne

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

    New Silicon Labs Wireless xG28 Explorer Kit for Amazon Sidewalk, Now at Mouser, Enables IoT and Sensor Applications

  • InnoFour

    How to maintain Plane Flow with Vias under a BGA

  • Microchip Technology Inc.

    Microchip Adds Highly Integrated Single-Chip Wireless Platform Designed for Advanced Connectivity, Touch and Motor Control

  • CN Rood

    CN Rood expands support for Pico Technology across the Nordics

  • Rohde & Schwarz Danmark A/S

    MXO3 Introduction & Scope Fundamentals Seminar

  • Mouser Electronics

    Mouser Offers In-Depth Resources on Data Centre Technologies

  • ACTEC A/S

    ACTEC modtager prisen som Årets Topdistributør 2025 fra Panasonic

  • InnoFour

    Join Siemens at Microchip Technology Inc’s European MASTERs conference in October

  • Mouser Electronics

    The Latest News from Mouser Electronics

  • InnoFour

    What makes Xpedition Standard different from other PCB Tools?

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • IAR er nu kommet på finske hænder

    22.10.2025

  • Automotive zener-dioder til pulsbeskyttelse i kompakte SOD-523 huse

    22.10.2025

  • XP Power tilføjer digital monitering og styring i HRF15-serien af 15W højvolt DC/DC-konvertere

    22.10.2025

  • Markant stigning i cyberaktivitet: TDC Erhverv har stoppet fire millioner angreb på blot 14 dage

    22.10.2025

  • Bliv klædt på til maskinforordningen og de nye krav til functional safety

    22.10.2025

  • Danisense opkøber polsk specialist inden for trådvikling for at udbygge produktionen

    22.10.2025

  • Workshop sætter fokus på cybersikkerhed i softwareudvikling og robotsystemer

    22.10.2025

  • DI: Brug for massive investeringer i digitale motorveje

    20.10.2025

  • 100V N-kanal effekt-MOSFETs i 5,15mm x 6,1mm footprint baseret på U-MOS11-H processen

    20.10.2025

  • Faseskiftende pads fjerner effektivt varmen fra de aktive komponenter

    20.10.2025

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