• 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

Dioder og LED-displays fra Lumex; enkelt-komponenter og optoelektroniske moduler

Design & udviklingKomponenter & konnektorerProduktion03. 07. 2025

Optoelektroniske komponenter, især LED-dioder, er integrerede elementer i forbruger- og professionelle enheder til brug for bl.a. baggrundsbelysning, signalering og belysning. Lumex er en af ​​de førende amerikanske leverandører. Lumex har været på markedet i over 100 år og specialiserer sig i

Continentals eksperimentalbil genkender brugeren og kan forudse brugsmønstre

AktueltDesign & udvikling30. 06. 2025

Øget sikkerhed, komfort og intuitiv adgang er fokus i Continentals ”Intelligent Vehicle Experience Car”, der ved hjælp fra biometri og kunstig intelligens ændrer samspillet mellem maskine og menneske. Flere bilproducenter tester lige nu en række løsninger fra konceptbilen til brug i almindelige

God digital aftale, men regeringen holder foden på bremsen

AktueltBranchenytWireless & data30. 06. 2025

Regeringen har sammen med næsten alle Folketingets partier indgået en ny politisk aftale for digital infrastruktur, som Fiberalliancen betegner som bestået – men ikke uden mangler. Til trods for at ambitionerne i den nye politiske aftale er blevet forhandlet op af en række af partierne bag

Så blev det sommer igen…

BranchenytTop30. 06. 2025

Nu har vi både de lyse nætter - og måske også lyse udsigter for verden i al almindeling. Forhåbentlig også for vores hjemlige elektronikindustri. Dagens nyhedsbrev er det sidste før sommerferien. Hvor vi får nogle måneder side kiggede ind i en fremtid med meget kritiske niveauer af ufred flere

Toshiba lancerer nyt produkt i serien af dobbelte DC-børstemotorapplikationer til automotiv brug

Komponenter & konnektorer30. 06. 2025

Toshiba Electronics Europe GmbH sampler nu sin TB9M001FTG, det andet produkt i virksomhedens innovative Smart Motor Control Driver (SmartMCD) serie. Den dybt integrerede komponent er specifikt designet til at give effektiv og præcis styring af DC-børstemotorer i automotive applikationer inklusive

Automotivt kvalificerede 1.200V SiC MOSFETs i D2PAK-7 kapsling fra Nexperia

Komponenter & konnektorerPower30. 06. 2025

Nexperia lancerer en serie af højeffektive og robuste automotivt kvalificerede siliciumkarbid (SiC) MOSFETs med RDS(on) værdier på 30mΩ, 40mΩ og 60mΩ. Disse komponenter (NSF030120D7A0-Q, NSF040120D7A1-Q, NSF060120D7A0-Q), har branchens førende figures-of-merit (FoM) og blev tidligere udbudt i

Danske Scurid vandt titlen som Europas bedste robot-startup under Automatica 2025

Events30. 06. 2025

Scurid, med adresse i Odense, løb med titlen "Europe's Best Robotics Startup" ved årets automatica-messe i München. Det skete efter en veloplagt pitch foran en erfaren jury og i skarp konkurrence med fem andre europæiske startups. Seks lovende startups fra hele Europa indtog scenen for at

IDA advarer: Gratis internet på ferien kan blive dyrt

Wireless & data30. 06. 2025

Ud over solcreme og badetøj er computere, tablets og smartphones med øverst på pakkelisten, når mange danskere skal på sommerferie, og internetadgang rangerer efterhånden på linje med havudsigt og swimmingpool, når der skal vælges destination. - Der er ikke umiddelbart noget i vejen med, at man

Interaktiv eBook fra Mouser og TDK udforsker udfordringerne i industriel automation

Design & udvikling27. 06. 2025

Mouser Electronics, Inc. annoncerer en ny interaktiv eBook i samarbejde med TDK, én af verdens største producenter af elektroniske komponenter. Bogen udforsker de udfordringer, der i den effektivitet, sikkerhed og bæredygtighed, som avancerede automations applikationer kræver. Modern Industrial

2-kanals automotive high-speed digitale isolatorer fra Toshiba

Komponenter & konnektorer27. 06. 2025

Toshiba Electronics Europe GmbH (“Toshiba”) udvider sit program af isolationskomponenter med fire AEC-Q100 kvalificerede, 2-kanals, high-speed digitale isolatorer. De nye DCM32xx00-serier supporterer stabil drift med en høj common-mode transientimmunitet (CMTI) på 100kV/µs (typ.) ved

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 Empowers the Future of Smart Homes with Online Resource Hub

  • Mouser Electronics

    Mouser Electronics and Ampleon Enter Global Distribution Agreement to Deliver RF Power Solutions

  • Power Technic ApS

    3200W strømforsyning der yder op til 37W/inch3

  • Mouser Electronics

    Mouser Electronics Honoured for Distribution Excellence by Leading Manufacturers of Electronic Components

  • ODU Denmark

    ODU præsenterer nyt push-lock medicostik

  • ODU Denmark

    Medicoteknik med maksimal sikkerhed og signalintegritet

  • ODU Denmark

    Berøringssikre LAMTAC® FLEX højstrømsmoduler

  • Beckhoff Automation ApS

    Energibesparende produktion

  • Power Technic ApS

    Robust 150W konverter med indgangsspænding på 250-1500VDC

  • InnoFour

    AI Powered Meeting Notes Analysis

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Dioder og LED-displays fra Lumex; enkelt-komponenter og optoelektroniske moduler

    03.07.2025

  • Continentals eksperimentalbil genkender brugeren og kan forudse brugsmønstre

    30.06.2025

  • God digital aftale, men regeringen holder foden på bremsen

    30.06.2025

  • Så blev det sommer igen…

    30.06.2025

  • Toshiba lancerer nyt produkt i serien af dobbelte DC-børstemotorapplikationer til automotiv brug

    30.06.2025

  • Automotivt kvalificerede 1.200V SiC MOSFETs i D2PAK-7 kapsling fra Nexperia

    30.06.2025

  • Danske Scurid vandt titlen som Europas bedste robot-startup under Automatica 2025

    30.06.2025

  • IDA advarer: Gratis internet på ferien kan blive dyrt

    30.06.2025

  • Interaktiv eBook fra Mouser og TDK udforsker udfordringerne i industriel automation

    27.06.2025

  • 2-kanals automotive high-speed digitale isolatorer fra Toshiba

    27.06.2025

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