• 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

Fikse indstøbte AC/DC-forsyninger til printmontage

Power21. 11. 2025

Skalérbarhed er i stigende grad en faktor, som skal tænkes ind i nye familier af elektronikprodukter, hvor funktioner og ydelse spænder stadigt bredere i mange OEM-virksomheders produktprogrammer – ikke mindst med tilføjelsen af ekstra funktioner som øget regnekraft i edgen, kommunikationsfunktioner

Robotter i charmeoffensiv

EventsProduktion21. 11. 2025

Tirsdag den 25.11 bliver der travlt i både svingdør og ved robotarmene hos Danrobotics i Middelfart. 25 virksomheder – og dermed udsolgt – har meldt deres ankomst til en dag, hvor virksomheder fra Middelfart, Trekanten og det øvrige sydjyske område skal blive klogere på, hvordan de kan få en robot

Strømforsyning i slankt DIN-skinnemodul leverer op til 40A

Power21. 11. 2025

Recoms RACPRO1-RD40, et nyt DIN-skinneredundansmodul, kan fungere som AC/DC-forsyning i et n+1 redundant eller parallelt setup til kritiske applikationer, hvor strømmen skal opretholdes, selvom én af AC/DC-forsyningerne går offline. I redundanstilstand kan hvert modul bruges med en belastning på

DI: EU tager vigtigt skridt mod digital regelforenkling

Wireless & data21. 11. 2025

EU-Kommissionen har i dag præsenteret en omfattende pakke på det digitale område med bl.a. enklere regler og mindre administrativt bøvl på det digitale område. Formålet er at øge Europas konkurrence, og i landets største erhvervsorganisation, Dansk Industri (DI), hilses udspillet fra Kommissionen

MicroLED datalink accelererer AI

AktueltDesign & udvikling21. 11. 2025

Franske CEA-Leti lancerer nu et flersidet program til ultra hurtig dataoverførsel vha. microLED teknikken, især med fokus på at accelerere udviklingen inden for kunstig intelligens (AI). Dette lab-til-fab initiativ bygger på instituttets store ekspertise inden for microLED teknologien, og det

Terma skal strømforsyne Europas LISA-mission og fremme en ny æra inden for astrofysik

AktueltBranchenytDesign & udviklingPower21. 11. 2025

Terma har sikret sig sin hidtil største rumkontrakt fra OHB System AG om at levere kritisk hardware til Den Europæiske Rumorganisations Laser Interferometer Space Antenna (LISA)-mission, der er planlagt til opsendelse i 2035. I henhold til aftalen vil Terma levere strømforsynings- og

Tydelig optimisme prægede Productronica-messen i München

EventsProduktionTop21. 11. 2025

Man kan læse utallige statistikker for at danne sig billeder af, hvordan elektronikmarkedet ser ud både nu og i nær fremtid, men ofte peger informationerne i vidt forskellige retninger. Det er en langt bedre indikation at besøge de store internationale fagmesser og lægge øret til – om ikke jorden,

Batteribesparende trådløse mikrocontrollere optimeret til fjernbetjeninger

IoT & embedded19. 11. 2025

STMicroelectronics introducerer STM32WL3R, en trådløs mikrocontroller (MCU) optimeret til fjernbetjeninger i forbrugerprodukter og hjemmeautomation. STM32WL3R er udviklet fra den velprøvede STM32WL3 sub-GHz trådløse MCU og indeholder en lav-strøm RF-transceiver, fleksible strømbesparende tilstande

Aluminiumsprodukter indgår nu i Same Skys tilbehørsprogram af knapper

Komponenter & konnektorer19. 11. 2025

Same Skys Motion and Control Group annoncerer nu udvidelsen med aluminiumsknapper til sit program af knapper. SAK-familien af aluminiumsknapper er kompatibel med Same Skys program af drejepotentiometre og  incrementale encodere til panelmontage med aksler med

OT-cybersikkerhed som konkurrenceparameter er ikke et ”hvis” men et ”hvornår”

Wireless & data19. 11. 2025

Danske virksomheder udsættes dagligt for tusindvis af potentielle cyberangreb, og SMV’er halter bagud på OT-sikkerheden. Ingeniør- og automationshuset Holtec.dk er blandt de første i branchen blevet D-mærket – et strategisk skridt for at sikre kunderne. Ifølge en rapport fra Styrelsen for

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

  • Mouser Electronics

    Mouser Congratulates the Winners of 2025 Create the Future Design Contest

  • Avnet Silica

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

  • Rohde & Schwarz Danmark A/S

    Rohde & Schwarz presents multi-purpose R&S NGT3600 high-precision dual-channel power supply at productronica

  • Avnet Silica

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

  • InnoFour

    Discover Siemens Xcelerator Solutions

  • Mouser Electronics

    The Latest News from Mouser Electronics 

  • 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

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Fikse indstøbte AC/DC-forsyninger til printmontage

    21.11.2025

  • Robotter i charmeoffensiv

    21.11.2025

  • Strømforsyning i slankt DIN-skinnemodul leverer op til 40A

    21.11.2025

  • DI: EU tager vigtigt skridt mod digital regelforenkling

    21.11.2025

  • MicroLED datalink accelererer AI

    21.11.2025

  • Terma skal strømforsyne Europas LISA-mission og fremme en ny æra inden for astrofysik

    21.11.2025

  • Tydelig optimisme prægede Productronica-messen i München

    21.11.2025

  • Batteribesparende trådløse mikrocontrollere optimeret til fjernbetjeninger

    19.11.2025

  • Aluminiumsprodukter indgår nu i Same Skys tilbehørsprogram af knapper

    19.11.2025

  • OT-cybersikkerhed som konkurrenceparameter er ikke et ”hvis” men et ”hvornår”

    19.11.2025

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