• 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

Compact Class – et testinterface i en klasse for sig

Komponenter & konnektorerTest & mål01. 12. 2025

Den nye ODU-MAC Black-Line Compact Class er et modulært Mass Interconnect-system, udviklet til applikationer, der kræver maksimal fleksibilitet, høj kontakt-tæthed og pålidelighed på begrænset plads. Black-Line interfacet byder på mange forskellige overførsler. Sammenligning herunder af de

European Energy og grøn investor skyder millioner nyt dansk brintbatteri

Design & udviklingPower01. 12. 2025

ShipTown udvikler H-Battery – en brintbaseret energilagringsteknologi, der lagrer overskydende grøn strøm som brint og leverer den tilbage som el til nettet, eller energiintensive anlæg som fx datacentre og PtX-anlæg. Med en samlet investering på omkring 5 mio. kr. går European Energy og investor

IFS og Siemens baner vejen for fremtidens intelligente elnet

IoT & embeddedPower01. 12. 2025

To førende aktører inden for Industrial AI går nu sammen om at transformere energisektoren. IFS og Siemens er begge store leverandører til energisektoren og har samtidig begge et stærkt bagkatalog af kompetencer og erfaringer med AI-løsninger til industrielle miljøer. Sammen vil de to nye

Optimeret drift med intelligente løsninger fra Grundfos

Power01. 12. 2025

Da energipriserne steg markant i 2022, valgte mange borgere i Skagen at skifte fra naturgas til fjernvarme. Det øgede antallet af tilslutninger betydeligt på kort tid, og presset blev hurtigt mærkbart i fjernvarmenettet. Byens hovedpumper kørte på maksimal belastning, og kapaciteten blev

SEMI Europe offentliggør 30 anbefalinger til en fremadskuende europæisk chiplov

AktueltBranchenytDesign & udvikling01. 12. 2025

Efter den officielle godkendelse fra SEMI European Advisory Board offentliggør ​​SEMI ”Europe Chips Act-rapport”, En omfattende vurdering af implementeringen af ​​den europæiske chiplov og dens indvirkning på Europas halvlederøkosystem. Rapporten konsoliderer resultaterne af SEMI Europes omfattende

NATO og Google Cloud indgår aftale om AI-aktiveret suveræn cloud

AktueltBranchenytWireless & data01. 12. 2025

Google Cloud annonceret en kontrakt til flere millioner dollar med NATO's Communication and Information Agency (NCIA) om at levere højsikrede, suveræne cloud-kapaciteter. Dette strategiske partnerskab er et vigtigt skridt i at styrke NATO's digitale infrastruktur, forbedre datastyringen og gøre det

Space Inventor skal bygge satellitten til Danmarks første månemission

Design & udviklingTop01. 12. 2025

Den danske regering gør nu alvor af planerne om at sende en dansk satellit til Månen som led i Danmarks nye rumstrategiske ambitioner. Med et budget på 130 mio. kr. bliver det Space Inventor i Aalborg, der efter planen skal udvikle og bygge satellitten, som får til opgave at undersøge Månens

100V-kompatibel strømfølerforstærker til højpræcise målinger

Komponenter & konnektorer27. 11. 2025

STMicroelectronics' TSC240 er en højpræcisions strømføleforstærker med forhøjet spændingstolerance og 120dB PWM-afvisning til præcis og pålidelig overvågning i bilindustrien, fabriksautomation og robotteknologi samt servere. TSC240 håndterer common-mode-spændinger fra -4V til 100V og er

3D scanning giver nye muligheder i arbejdet med 3D print og digital kvalitetskontrol

BranchenytEventsTest & mål27. 11. 2025

Et team af R&D-ingeniører fra Teknologisk Institut har netop besøgt målespecialisten Zebicon for at få et opdateret indblik i mulighederne med moderne 3D scanning. Besøget satte fokus på, hvordan optisk måleteknologi kan styrke både udvikling, genskabelse og validering af komponenter – særligt i

Ingeniører burde vide bedre: De IT-kriminelle er klar til at plukke os på Black Friday

Events27. 11. 2025

Med udsigt til enorme besparelser på både Black Friday og den efterfølgende Cyber Monday, sænkes paraderne, og det ved de it-kriminelle, der ligger mere på lur, end på noget andet tidspunkt af året.Det vurderer it-sikkerhedsekspert fra Ingeniørforeningen, IDA Jørn Guldberg, der advarer om, at de

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 eBook from Mouser and YAGEO Explores How New Passive Solutions are Powering Automotive Electrification

  • ODU Denmark

    Compact Class – et nyt testinterface i en klasse for sig

  • ODU Denmark

    USB-C forbindelser til ekstreme driftsforhold i industri og forsvar

  • InnoFour

    Revolutionizing Electronics Design

  • Mouser Electronics

    The Latest News from Mouser Electronics 

  • Phoenix Contact A/S

    Præmonterede M12 push-pull stik til Ethernet applikationer

  • Phoenix Contact A/S

    Enkel signalkabling med M12 push-pull stik

  • Mouser Electronics

    Mouser Amplifies Listening Experience with Extensive Audio/Video Resource Centre

  • InnoFour

    6 reasons why Jira users will love Polarion

  • RODAN Technologies A/S

    Fra ESG-arbejde til kabel-adventskrans

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Compact Class – et testinterface i en klasse for sig

    01.12.2025

  • European Energy og grøn investor skyder millioner nyt dansk brintbatteri

    01.12.2025

  • IFS og Siemens baner vejen for fremtidens intelligente elnet

    01.12.2025

  • Optimeret drift med intelligente løsninger fra Grundfos

    01.12.2025

  • SEMI Europe offentliggør 30 anbefalinger til en fremadskuende europæisk chiplov

    01.12.2025

  • NATO og Google Cloud indgår aftale om AI-aktiveret suveræn cloud

    01.12.2025

  • Space Inventor skal bygge satellitten til Danmarks første månemission

    01.12.2025

  • 100V-kompatibel strømfølerforstærker til højpræcise målinger

    27.11.2025

  • 3D scanning giver nye muligheder i arbejdet med 3D print og digital kvalitetskontrol

    27.11.2025

  • Ingeniører burde vide bedre: De IT-kriminelle er klar til at plukke os på Black Friday

    27.11.2025

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