• 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

TDC Erhverv og D-mærket i samarbejde om at styrke dansk IT-sikkerhed

Wireless & data17. 09. 2025

Kun lidt over halvdelen af danske virksomheder har integreret klare mål for GDPR, datasikkerhed og compliance, viser en ny undersøgelse fra TDC Erhverv. Tallene understreger, at mange virksomheder stadig har svært ved at prioritere it-sikkerheden og leve op til de skærpede krav fra f.eks. NIS2 –

Infineon udvider Xensiv MEMS-mikrofonserie med den bedste lyd i denne klasse

Komponenter & konnektorer17. 09. 2025

Infineon Technologies AG har udvidet sin Xensiv MEMS-mikrofonserie med introduktionen af ​​IM72D128V og IM69D129F, to innovative digitale PDM-mikrofoner designet til exceptionel lydydelse, energieffektivitet og robusthed. Ved at udnytte Infineons proprietære Sealed Dual Membrane (SDM)-teknologi

Internationalt rost dansk robot udvider mulighederne i landbruget

Design & udvikling17. 09. 2025

Danske Farmdroid, hvis soldrevne robotter allerede sår og luger marker i over 20 lande, mere end fordobler nu størrelsen af de frø, robotten kan håndtere. I samme hug hæves robottens kapacitet med 20 procent, fordi den nu kan køre hurtigere. Robotten øger udbyttet med op til 40 procent og sparer op

TDK udvider serie af medicinske og industrielle AC-DC strømforsyninger

Power17. 09. 2025

TDK Corporation annoncerer tilføjelsen af ​​1.200W modeller i TDK-Lambda CUS-M-serien af ​​30W til 1.500W AC/DC-strømforsyninger. De nyeste produkter har et 187mm x 93mm footprint og en lav profil på 42,5mm. CUS1200M har en ventilator med variabel hastighed med en hørbar støj på helt ned til 30dBA

AI uden politisk handling vil koste dansk musik 6,9 milliarder frem mod 2030

AktueltBranchenytWireless & data17. 09. 2025

Konsekvenserne for den danske musikbranche ved den hastige udvikling inden for kunstig intelligens er nu blevet kortlagt i en ny rapport. Nye AI-tjenester, der kan generere fulde musiknumre ud fra simple prompts, vil på få år spise store dele af den økonomi, som gør det muligt at leve af at lave

Terma etablerer ukrainsk datterselskab i Kyiv

AktueltBranchenytProduktion17. 09. 2025

Terma, en betroet forsvarspartner for Ukraine, har styrket sin langsigtede forpligtelse ved at etablere et helejet datterselskab i Kyiv. Med kampafprøvede løsninger, der allerede er implementeret i frontlinjen, beskytter Termas teknologi aktivt liv, støtter suveræniteten og forbedrer Ukraines

Nyt dansk-tysk partnerskab skal styrke robot- og automationsbranchen i Europa

BranchenytDesign & udviklingProduktionTop17. 09. 2025

Til den 15. version af Deutscher Maschinenbau-Gipfel i Berlin blev en særlig aftale indgået mellem VDMA, Tysklands førende brancheorganisation for maskin- og anlægsindustrien, og Danmarks nationale klynge for drone, robotter og automation, Odense Robotics. Det er første gang VDMA indgår en aftale af

Flere vil læse energiteknologi på AU’s diplomingeniøruddannelse i Herning

BranchenytPower15. 09. 2025

Flere vil være med til at forme fremtidens grønne energisystem. Det mærkes tydeligt på Aarhus Universitets 3,5-årige diplomingeniøruddannelse i Elektrisk energiteknologi, som både kan tages online og på campus i AU Herning. Her har 70 førsteprioritetsansøgere søgt om optagelse. Det er en

Elektronikfagtekniker fra Aarhus bronze på hjemmebane i Herning

AktueltEvents15. 09. 2025

21-årige David Spicker Bruhn er blandt Europas allerbedste elektronikfagtekniker. Han opnåede en bronzemedalje ved EuroSkills på hjemmebane i Herning. Medaljen fik han hængt om halsen ved en storslået afslutningsceremoni i BOXEN i Herning lørdag aften, hvor tilskuere fra hele Europa fyldte salen

Genial dansk tanke: Solpaneler og afgrøder kan dele arealet på marken

AktueltDesign & udviklingPower15. 09. 2025

Et dansk forsøg med lodrette, bifaciale solceller midt i korn- og kløvermarker viser, at landmænd kan høste både strøm og afgrøder på samme areal – og endda med større opbakning fra lokalbefolkningen end traditionelle solcelleparker. - Vores målinger viser, at hvede og kløvergræs vokser lige så

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

    Mouser Electronics Explores the 3D Printing Revolution and Its Impact on Design, Engineering, and Manufacturing

  • InnoFour

    BOM Connector Feature Talk #3: Release 10.8 – live webinar 24 September

  • Elma Instruments A/S

    Afstandsmåling op til 150m med digitalt sigte – Kom og se den på HI-Messen 2025 stand G5730

  • CN Rood

    CN Rood Invites You to Two Free Hands-On NI Workshops in Denmark

  • InnoFour

    Empowering PCB design through intelligent stackup strategy: bridging the gap with Z-planner

  • InnoFour

    Simcenter FLOEFD 2506 software release is now available in all its CAD-embedded CFD versions

  • GOmeasure ApS

    💡 Skær ned på EMC-omkostningerne & sæt fart i udviklingen

  • GOmeasure ApS

    Vil du spare tid og penge på EMC pre-compliance?

  • Elma Instruments A/S

    Fremtidssikret netværkstest til op til 10 Gigabit – Kom og se den på HI-Messen 2025 stand G5730

  • Mouser Electronics

    New Mouser eBook Explores the Future of Satellite Communications

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • TDC Erhverv og D-mærket i samarbejde om at styrke dansk IT-sikkerhed

    17.09.2025

  • Infineon udvider Xensiv MEMS-mikrofonserie med den bedste lyd i denne klasse

    17.09.2025

  • Internationalt rost dansk robot udvider mulighederne i landbruget

    17.09.2025

  • TDK udvider serie af medicinske og industrielle AC-DC strømforsyninger

    17.09.2025

  • AI uden politisk handling vil koste dansk musik 6,9 milliarder frem mod 2030

    17.09.2025

  • Terma etablerer ukrainsk datterselskab i Kyiv

    17.09.2025

  • Nyt dansk-tysk partnerskab skal styrke robot- og automationsbranchen i Europa

    17.09.2025

  • Flere vil læse energiteknologi på AU’s diplomingeniøruddannelse i Herning

    15.09.2025

  • Elektronikfagtekniker fra Aarhus bronze på hjemmebane i Herning

    15.09.2025

  • Genial dansk tanke: Solpaneler og afgrøder kan dele arealet på marken

    15.09.2025

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