Fysikaktuellt nr 4 • december 2009

Fysikexperiment i hundra knyck sidan 5 ISSN 0283-9148 Energy 2050 Tema: astrofysik Möte med – energimöte Kosmologi dansk ljus- i Stockholm Stjärnbildning trollkonstnär sidan 6–7 sidan 12–15 sidan 18–19 WALLENBERGS Innehåll SIGNERAT 4 SAMFUNDSINFORMATION Information om Svenska När ska vi sluta ”labba”? Fysikersamfundet. FYSIKPRIS 2010 små barns kognitiva utveckling är vi- nerna) och pedagogiska (staten) huvud- 5 fysikdag på gröna lund dunderlig. Barn lär sig själva, stimulerade män börjar ta till sig dessa insikter mer 1200 gymnasieelver gjorde expe- av föräldrar och andra, att kommunicera allmänt kommer högskolan utmanas att riment i karusellerna. och tala men också det som varit nödvän- ta fram en ny adekvat och anpassad kom- KVALIFICERINGS- OCH LAGTÄVLING 6 energy 2050 digt att behärska om hur den materiella petensutveckling i naturvetenskap för Framtidens energimöjligheter världen fungerar. Både barn och vuxna en hel generation nu aktiva lärare i sko- Datum: 28 januari Plats: Din gymnasieskola diskuterades på KVA:s interna- tycks vara evolutionärt förberedda för lans tidigare år. Tänk om fysikerna med tionella energimöte i oktober. detta samspel. de nya arbetsformer som nu sprider sig Tävlingen sker individuellt och skolans tre bästa Läs mer om tävlingen på Fördelen med att barn lär sig läsa, (”Peer Instruction” à la Mazur och Wie- 10 fysiknyheter deltagare utgör skolans lag. www.fysikersamfundet.se/ skriva och räkna i tidiga år har länge varit man) kunde ta initiativet att tillsammans Malmöelever femma på fysik- välkänd. Det har därför nästan helt fått med andra ämnen utveckla en sådan ut- 1:a pris 3 • 5 000 kr 4:e pris 3 • 2 000 kr fysiktavlingen.html lagtävling i Kina, mönstring av dominera innehållet i de första skolåren. bildning! 2:a pris 3 • 3 000 kr 5:e pris 3 • 1 500 kr organisk elektronik, nya NV- Tyvärr tycks man över hela världen ha va- När ska vi på allvar sluta ”labba” i 3:e pris 3 • 2 500 kr 6:e pris 3 • 1 000 kr programmet och bästa platsen för rit lika överens om att naturvetenskapen fysik på grundutbildningen i högskolan De 15 bästa deltagarna går vidare till finalen. teleksop. måste vänta till skolans senare år. På det och i stället utgå från grunderna i hela 12 modern kosmologi viset har man delat upp kunskapsområ- den experimentella processen och dess- Anmäl dig till din fysiklärare! Ulf Danielsson ger oss färsk in- den som barn själva med stor glädje ägnar utom ta upp både de filosofiska och etiska formation om den kosmologiska sig åt samtidigt. idéerna i ett (natur)vetenskapligt förhåll- forskningsfronten. Resultaten är uppenbara. Med få un- ningssätt? Som det nu är lämnar vi oftast dantag har nu alla vuxna i de flesta orga- skolan och lärarutbildningarna i sticket 14 AVHANDLINGEN FINALTÄVLING niserade samhällen lärt sig läsa, skriva och på dessa områden. Carina Persson har studerat räkna i någon form av obligatorisk skola. Jag har svårt att se hur samhället i de- Datum: 26–27 mars Plats: Umeå sjärnbildning via signaler från Även i de mest utvecklade länderna är det mokratiska former ska kunna möta fram- molekyler i rymden. Finalen innehåller både teoretiska och experimentella moment. dock fortfarande bara en liten bråkdel av tidens utmaningar utan att befolkningen 16 nybliven doktor varje ny generation som lyckas ta till sig har en allmänbildning som innehåller Alla tävlande får penningpriser. En intervju med Carina Persson. fundamenten i den naturvetenskap vars både klassisk bildning och en god del tillämpningar förändrar samhället i allt naturvetenskap. Ytterst blir allt detta en De fem bästa får göra en oförglömlig resa och representera 18 ljuset stannar snabbare takt. fråga om demokratins och den mänskliga Sverige vid den internationella fysikolympiaden! Thors Hans Hansson möter välfärdens långsiktiga överlevnad. världsberömda fysikern Lene allt fler börjar inse att det är minst lika Vestergaard Hau. Arrangör: Svenska Fysikersamfundet viktigt att börja tidigt med grunderna i Sponsor: Stiftelsen Marcus och Amalia Wallenbergs Minnesfond 20 forskningspolitik naturvetenskap som med grunderna för Synkrotronljusanläggningar klassisk bildning. Sedan 1994 har vi i Sve- under Olof Hallonstens lupp. rige en i grunden förändrad läroplan som sven-olof holmgren betonar både naturvetenskap och experi- styrelseledamot 21 fysikerporträttet i fysikersamfundet mentellt arbetssätt redan från grundsko- LLA FYSIKOLY Mattias Ekström beräknar risker NE MP lans tidigaste år. TIO IAD på banken. NA Datum: 17–25 juli EN Mer än tio års stadigt expanderande R 22 Äppelgeometri TE Plats: Zagreb, Kroatien verksamhet (www.nta.kva.se) visar att N Peter Apell inser att det är bäst att det med modern didaktik, omsorgsfullt I äta äpplen på ”fel” håll. utarbetat experimentellt material och Nästan 500 ungdomar från ett 22 europeiska tidskrifter praktisk träning går att ge lärare stöd för nittiotal länder tävlar i fysik under två att arbeta effektivt och entusiastiskt mot Europeiska fysiktidskrifter ligger dagar. Resten av veckan är fylld med dessa mål i kursplanerna. Arbetssättet i skuggan av de amerikanska. utflykter, föredrag och avkoppling. visar sig också ge ovärderlig färdighetsträ- 23 minnesord ning för språkutveckling och andra mål i Kanske blir det du som får åka! Göran Jarlskog minns bortgång- läroplanen. Allt detta skulle gå ännu bätt- ne fysikern Guy von Dardel. re om lärarna hade fått djupare insikter i 24 TANKEEXPERIMENT naturvetenskapens natur och arbetssätt i Sören Holst berättar historien sin utbildning. om tvillingparadoxen. När skolans ekonomiska (kommu- 27 FYSIKALISK LEKSAK Mormors kaffekopp i ett snöre. fysikaktuellt nr 4 • december 2009 3 Svenska Aktuellt Fysikersamfundet ¢ ”NO-undervisning i grundskolans tidigare år”, öppet seminarium på Stockholms universitet, Campus Konradsberg. 7 december. www.su.se/kalendariet Fysikaktuellt distribueras av Svenska Fysikersamfun- ¢ Nobelföreläsningar. Årets Nobelpristagare i fysik, kemi och ekonomi föreläser i Aula det. Svenska Fysikersamfundet har till uppgift att främ- Magna på Stockholms universitet 9:00–16:20, 8 december. www.kva.se ja undervisning och forskning inom fysiken och dess ¢ tillämpningar, att föra fysikens talan i kontakter med ”SKB – nuclear waste storage and denudation”, föreläsning av Mats Olvmo 9 de- myndigheter och utbildningsansvariga instanser, att cember 14:30–15:30. Geovetarcentrum vid Göteborgs universitet. Mer informa- vara kontakt­organ mellan fysiker å ena sidan och nä- tion på www.gvc.gu.se/Aktuellt/Kalendarium/ ringsliv, massmedia och samhälle å andra sidan, samt ¢ ”Spelet om forskningens internationella infrastrukturer”, föreläsning om ESS av att främja internationell samverkan inom fysiken. Allan Larsson 9 december 13:15–14:30 på KTH. www.kth.se/aktuellt/kalender Ordförande: Anders Kastberg, Université de Nice ¢ Linnaues Colloquium on Engineered Quantum Systems. Markus Oberthaler från [email protected] Heidelbergs universitet föreläser om ” Josephson effect in BEC atoms” i Kollektorn Skattmästare: Lage Hedin, Uppsala universitet på Chalmers 10 december 15:15–16:15. Mer info i kalendariet på www.chalmers.se [email protected] ¢ Sekreterare: Raimund Feifel, Uppsala universitet Kvalificerings- och lagtävlingen i Wallenbergs fysikpris (tidigare Skolornas fysik- [email protected] tävling) går av stapeln torsdagen 28 januari 2010. Tävlingen riktar sig till N- och T-elever i årskurs 2 och 3 i gymnasiet. Frågor? Kontakta Kerstin Ahlström på Adress: Svenska Fysikersamfundet [email protected]. Läs mer på www.fysikersamfundet.se/fysiktavlingen.html. Fysiska institutionen ¢ Med målet att bilda ett ramverk för ett systematiskt samarbete äger det första Med Newton i berg-och-dalbanan Uppsala universitet asiatisk-europeiska fysiktoppmötet rum i Tsukuba (Japan) 24–26 mars 2010 under Elever på Gröna Lund – under elever. I år ville Stockholms Utbildnings- skillnader och likheter med de uppmätta Box 530 titeln ”Physics towards Science Innovations”. http://aseps.kek.jp/ 751 21 Uppsala skoltid! Har skolan kapitulerat to- förvaltning satsa på fysiken i skolan, och resultaten i den efterföljande rapporten. Postgiro: 2683-1 ¢ Europeiska naturvetenskapsolympiaden för niondeklassare går av stapeln talt nu? Nej, tvärt om! Den 3 sep- nappade på idén om nöjesparksfysik. Vi I övrigt skulle eleverna försöka hålla hu- E-post: [email protected] i Göteborg 11–17 april 2010. www.chemsoc.se/sidor/KK/EUSO2010 tember blev Gröna Lund för några från Danderyds Gymnasium bidrog med vudet kallt och notera mag- och huvud- Webb: www.fysikersamfundet.se ¢ ”23rd General Conference of the Condensed Matter Division of the European Phy- timmar en jättestor laborations- idéer och de erfarenheter vi skaffat oss ge- känslan i olika lägen av åken. Samtliga sical Society”, Warsawa, 30/8-3/9 2010. http://cmd23.ipj.gov.pl/ sal för cirka 1200 gymnasieelever. nom tre besök i mindre skala då cirka 100 åkdata var inte tänkta att behandlas aktivt Ämnet för dagen: dynamik. Medlemskap ¢ Fysikdagarna 2010 äger rum i Karlstad 7–9 oktober 2010. elever gjorde mätningar i två attraktioner. i rapporten, utan har sparats till när rele- Svenska Fysikersamfundet har för närvarande cirka 900 vanta avsnitt tas upp i B-kursen, speciellt medlemmar och ett antal stödjande medlemmar (före- för nästan 400 år sedan skrev Galilei den här gången hade vi möjlighet att centralrörelse. tag och organisationer) och stödjande institutioner. Tioprocentig medlemsökning Dialog om de två världssystemen, där han göra mätningar i följande attraktioner: Väl hemma fanns det resultat som År 2009 är årsavgiften 400 kr för ordinarie medlemmar diskussionsvägen med hjälp av tanke- Fritt Fall och Katapulten (1D), Flygande överraskade. ”Va! Var vi nere under mar- och 250 kr för pensionärer och doktorander upp till 30 år. Det senaste halvåret har Svenska Fysiker- nya fysikstudenter vid landets universitet experiment försökte göra upp med den Mattan, Kättingflygaren och den nya In- ken!? Hur mäter höjdmätaren, Lars?” – För grundutbildningsstudenter i fysik är medlemsskapet samfundet glädjande nog fått mer än åt- och tekniska högskolor. Sedan en tid till- gratis. aristoteliska synen på fysik – i synnerhet sane (2D) samt Jetline och Kvasten (3D). ”Det är en barometer.” – ”Uhu! Ja, tryck- tio nya medlemmar. Det innebär en näs- baka är medlemskapet i Svenska Fysiker- dynamik. Innan det var dags att lämna eleverna i et ökar nog när man åker in i tunneln.” Stödjande medlemskap, vilket ger kraftigt rabatterat pris samfundet gratis för grundutbildnings- på annonser i Fysikakktuellt, kostar 4000 kr per år. tan tioprocentig medlemsökning. Våra elever kämpar fortfarande med mekanikens våld, förbereddes de på hem- (Jetline). Eleverna var mycket positiva till De flesta av de nya medlemmarena studenter. Förhoppningen är att de ska Läs mer och ansök om medlemskap på samma problem: att omtolka känslan och maplan med övningar: dels i att hantera mätningarna, men tyckte att tiden varit www.fysikersamfundet.se. är grundutbildningsstudenter. Det är vilja stanna kvar i samfundet även när de intuitionen till det enhetliga och logiska mätutrustningen, dels i att studera och för begränsad. troligtvis ett resultat av den rekryterings- sedan går ut i yrkeslivet. system som Newtons mekanik utgör – tolka resultatet av ”torrövningar” i labora- Med 1200 elever, de flesta väldigt Sektioner kampanj som styrelsen arrangerat bland Inom Fysikersamfundet finns ett antal sektioner som med blandat resultat. Ett försök att finna tionssalen. Hjärtat i detta sammanhang, åksugna, krävdes ett detaljerat program bland annat ordnar möten och konferenser inom områ- en lösning på dessa problem är att låta mätenheten, stavas WDSS (Wireless De- och styrschema. Detta utformades för- det. Läs mer på Fysikersamfundets hemsida. Stödjande medlemmar eleverna experimentera med sig själva och vice Sensor System). Det är en program- tjänstfullt av Ulf Berggren, Beatnic För- Kosmos jämföra upplevelsen med vad fysiken sä- merbar liten dosa med accelerometrar lag. Hälften av eleverna fick börja med Samfundet ger ut årsskriften Kosmos. Redaktör är ¢ ALEGA Skolmateriel AB ¢ Gleerups Utbildning AB ger. Den röda vagnen på det lutande pla- (för x-, y- och z-riktningarna) samt höjd- åkattraktionerna, medan de andra följde Leif Karlsson, [email protected]. www.alega.se www.gleerups.se net byts ut mot elever i berg-och-dalba- mätare. Beroende på inställningarna, kan programpunkter med bland annat grupp- ¢ Azpect Photonics AB ¢ Laser 2000 Fysikaktuellt www.azpect.com www.laser2000.se nan. Att man kan förena nytta med nöje man mäta mellan tio och tjugo åk, utan aktiviteter och information om fortsatta Fysikaktuellt distribueras till alla medlemmar och ¢ BFi OPTiLAS ¢ Liber AB gör ju inte saken sämre. att behöva en dator. studier i naturvetenskap. gymnasieskolor fyra gånger per år. Ansvarig utgi- www.bfioptilas.com www.liber.se För tre år sedan åkte vi tre lärare från Datamängderna blir omfångsrika Ett stort tack även till Anna Hess och vare är Lage Hedin. Redaktör och annonskontakt ¢ Bokförlaget Natur och Kultur ¢ VWR International AB Danderyds Gymnasium ner till Göteborg och komplexa. För att ge eleverna kon- Conny Modig, Zenit Läromedel, för stöd är Ingela Roos ([email protected]). Övriga www.nok.se www.vwr.com för att under professor Ann-Marie Pen- kreta mål att starta med fick de några i form av både ”råd och dåd”. redaktionsmedlemmar är Bengt Edvardsson, ¢ Gammadata Instrument AB ¢ Zenit AB Läromedel drills och Conny Modigs ledning förkov- uppgifter att lösa. En handlade om att Det blev en lyckad dag, som vi hoppas www.gammadata.net www.zenitlaromedel.se Jenny Linde, Peter Apell, och Thors Hans Hansson. ra oss i nöjesparksfysik. Ann-Marie har i uppskatta kostnaderna för Gröna Lund återkommande kunna genomföra. Reklamation av uteblivna eller felaktiga nummer sker Stödjande institutioner nära femton års tid tagit fysikstudenter, att genomföra ett åk. En annan var att i lars gråsjö till Fysikersamfundets kansli. och senare även skolelever till Liseberg av förväg lämna in ett förslag på hur acce- danderyds gymnasium ¢ Chalmers tekniska högskola, ¢ Högskolan i Halmstad, IDE-sektionen Institutionen för fundamental fysik samma skäl som ovan. lerationsförloppet borde se ut för de en- Omslagsbilden: Berg-och-dalbanan ”Kvasten” på ¢ Kungliga tekniska högskolan, Läs mer om fysik på Liseberg: ¢ Chalmers tekniska högskola, Institutionen för teoretisk fysik Redan samma höst genomförde vi dimensionella attraktionerna. Detta ut- Gröna Lund. Foto: Lars Gråsjö http://physics.gu.se/LISEBERG/ Institutionen för teknisk fysik ¢ Lunds universitet, Fysiska institutionen ett första besök på Gröna Lund med 80 gjorde utgångspunkt för diskussioner om Tryck: Trydells, Laholm 2009 ¢ Göteborgs universitet, ¢ Mittuniversitetet, Institutionen för Institutionen för fysik naturvetenskap, teknik och matematik ¢ Karlstads universitet, ¢ Stockholms universitet, Fysikum fysikaktuellt nr 4 • december 2009 5 Avdelningen för fysik och elektroteknik ¢ Umeå universitet, Institutionen för fysik Energimöte utforskade framtidens möjligheter brittiska vetenskapsakademien gjorde nologi där energikällan är ersatt av kon- Under fyra år har Kungliga meddelande till klimat- nyligen en omfattande studie om så kal�- centrerade solstrålar, säger Robert Pitz- mötet i köpenhamn Vetenskapsakademien djup- lad ”geoengineering” – olika metoder att Pal, professor i solteknologi i Tyskland. analyserat olika energislag. manipulera jordens klimat för att mot- För att kunna producera el även då Energy 2050:s rekommendationer för den Som avslutning på arbetet verka den globala uppvärmningen. solen inte lyser är solkraftverken utrusta- framtida globala energiproduktionen sam- – För ett par år sedan sågs geoenginee- de med teknik för värmelagring. Spanien manfattas i fem punkter: samlade de internationella ring som en otänkbar sista utväg. Men nu ligger långt framme och har redan flera „„ Radikala förändringar av det globala toppforskare till ett möte i ser vi att det blir allt svårare att undvika fungerande solkraftverk av den här typen. energisystemet måste ske inom en snar framtid. Stockholm i oktober. Slut- farliga klimatförändringar enbart genom Utvecklingsarbetet handlar nu främst om minskade utsläpp, säger professor Peter att pressa kostnaderna. „„ Livscykelanalyser och ekologisk ekono- satserna sammanfattades i Cox som suttit med i expertgruppen bak- Koncentrerad solkraft funkar bäst på mi är nödvändiga för framtidens politiska beslut. ett meddelande till FN:s stora om studien. solintensiva platser som södra Europa, Studien bedömer koldioxidinfång- norra Afrika och Mellanöstern. Ett en „„ Jordbruket ska i första hand producera klimatmöte i Köpenhamn. livsmedel för att undvika global avskog- ning från luften som en av de säkraste kvadratkilometer stort solkraftverk i Saha- ning och bevara den biologiska mångfal- geoengineering-metoderna. Men också ra skulle kunna producera 200–300 giga- den. i den samlade skaran i Aula Magna i ganska dyr. wattimmar el per år, och därmed undvika „„ Elektricitet måste bli den viktigaste en- Stockholm fanns forskare – varav två – Det kan vara en kortsiktig lösning utsläpp av 200 000 ton koldioxid. Med ergibäraren i framtiden. Nobelpristagare – från hela världen, po- Kungliga Vetenskapsakademiens ständige sekreterare Gunnar Öquist öppnar konferensen Energy 2050. innan vi fått koldioxidutsläppen under utveckling och utbyggnad av kraftled- „„ Investeringar i energiforskning och en- litiker, journalister och företagsrepre- grader vid århundradets slut. Vi kommer Det är förvisso mer effektivt att fånga kontroll. Även efteråt skulle vi kunna ningar för högspänd likström (HVDC) ergiutveckling är avgörande för att kunna sentanter. Som kronan på verket tågade också att se förändringar som stigande in koldioxid direkt vid utsläppskällan där använda luftinfångning för att få ner kol- finns chansen att även vi som bor i norra bryta de fossila bränslenas dominans och kung Carl IX Gustaf in och slog sig ner havsnivåer, minskat istäcke i Arktis och koncentrationen är hög. Det förekommer dioxidhalten till riktigt låga nivåer, säger Europa i framtiden kan få ta del av miljö- ersätta dem med ett uthålligt, förnyelse- på första raden. Nu var det dags för Gun- förändrade nederbördsmönster, berättar redan, till exempel har Vattenfall börjat Peter Cox. vänlig el från koncentrerad solkraft. bart energisystem. nar Öquist, ständig sekreterare i Kungliga professor Lennart Bengtsson i sitt före- rena röken i skorstenen på sina stora kol- Den koldioxid som i dagsläget fångas Vetenskapsakademien, att öppna det in- drag om klimatforskningens status. kraftverk. in från kraftverk lagras mestadels i under- själv arbetar carlo rubbia på att utveck- Max Planck-institutet för plasmafysik att ternationella mötet Energy 2050. I dagsläget är vi uppe i 388 miljonde- – Men hälften av dagens koldioxidut- jorden. Kemisten och Nobelpristagaren la konceptet kring en kärnreaktor som går fusionskraft år 2050 nu är högst realistiskt. För fyra år sedan inrättade Kungliga lar koldioxid i atmosfären. Redan den ni- släpp kommer från små, spridda källor. George Olah föreslår att man istället ska på naturligt förekommande torium istället Vetenskapsakademien ett energiutskott vån innebär en viss risk för farliga klimat- Det skulle vara orimligt och i vissa fall återvinna koldioxiden. Han förespråkar för på uran-235. Det har många fördelar: konferensen innehöll även ett avsnitt med uppgift att undersöka den globala förändringar. För att vara på den säkra omöjligt att förse alla med en separat kol- en bränsleekonomi baserad på metanol det finns gott om torium i jordskorpan, om transporter. Transporter är den tredje tillgången och användningen av energi i sidan borde vi ligga ännu lägre. Då räcker dioxidinfångare, säger Klaus Lackner. och har arbetat fram en process där han kärnreaktionerna ger inget långlivat radio- största boven vad gäller koldioxidutsläpp, ett femtioårsperspektiv. Under ledning av det inte bara att minska framtida utsläpp, Koldioxidutsläpp från till exempel på kemisk väg omvandlar koldioxid till aktivt avfall och bränslet kan inte använ- och därav står person- och skåpbilar för Sven Kullander, professor emeritus i hög- vi måste även ta bort en del koldioxid ur bilar, flygplan och villaoljepannor spri- bränslet dimetyleter (DME). Men den das för att bygga kärnvapen. nästan 70 procent. energifysik, har utskottet djupstuderat atmosfären. der sig snabbt i atmosfären. Koldioxiden kräver förhållandevis mycket el och kan Torium måste emellertid beskjutas – För att ha en miljövänlig fordonsflotta olika energifrågor och energislag. Fokus kan alltså fångas in på ett helt annat ställe bli aktuell i större skala först när världen med neutroner för att kärnreaktionen ska till 2050 måste vi börja ta steg mot nya har legat på hur vi snabbt ska kunna ställa det är precis vad professor Klaus Lack- än där den släpptes ut. Ytterligare en för- utvecklat fler och billigare förnyelsebara kunna ske. Därför behöver kärnreaktorn teknologier redan idag, säger Julia King, om till ett samhälle fritt från fossila bräns- ner från University of Columbia i New del med luftinfångning är att det går att energikällor. kompletteras med en neutronproduce- som gjort en utredning om biltrafiken för len. När de hade vaskat fram de viktigaste York arbetar mot. Han är ursprungligen komma åt den koldioxid vi redan släppt rande accelerator. Det innebär förstås en brittiska staten. och mest intressanta frågeställningarna partikelfysiker, men sysslar numera med ut. nobelpristagaren i fysik och tidigare extra kostnad, men även att härdsmältor Hon ser elbilar som framtidens melodi och bjöd de in framstående forskare till ett att utveckla en apparat som renar luften Koldioxidinfångaren befinner sig generaldirektör för Cern, Carlo Rubbia, är omöjliga. Det återstår dock en del ut- menar att samhället måste ge folk fler mo- symposium. Det är alltså här vi befinner på koldioxid. ännu på laboratoriestadiet. Konceptet är konstaterar att det bara finns två källor vecklingsarbete innan toriumkraftverket rötter för att köra elbilar. oss nu. Apparatens viktigaste del är ett antal testat, men det återstår en del ingenjörsar- som kan garantera människans energiför- kan bli verklighet – varken reaktortypen Batterierna är för tillfället en stor Den grundläggande orsaken till mötet stora paneler av ett speciellt material – en bete innan de har en helautomatisk appa- sörjning på ett uthålligt sätt: solen eller en eller acceleratorn finns färdiga på hyllan stoppkloss för elbilar. Jean-Marie Tarascon är den globala uppvärmningen. Världen jonbytare. När vinden blåser genom pa- rat. Den ska rymmas i en vanlig fraktcon- ny sorts kärnenergi. idag. upplyste konferensdeltagarna om den se- är numera medveten om det klimathot nelerna fastnar ungefär en tredjedel av tainer och kunna fånga ett ton koldioxid Vad gäller solenergi värderar Kungliga En annan typ av kärnkraft under ut- naste utvecklingen på batterifronten. våra utsläpp av växthusgaser orsakar. Ändå luftens koldioxid-molekyler i materialet. varje dygn. Det är bara en bråkdel av våra Vetenskapsakademien konceptet ”kon- veckling är fusion (se Fysikaktuellt nr 4 Energy 2050 bjöd även på föredrag släpper människan ut tusen ton koldioxid Efter ett tag blir panelerna mättade. Ge- nuvarande utsläpp. För att verkligen göra centrerad solkraft” högt. Det handlar om 2008). Fungerande fusionskraft har länge om livscykelanalyser och resursbedöm- varje sekund och halten i atmosfären bara nom att utsätta dem för 45-gradig vatten- någon skillnad skulle det behövas minst att med speglar koncentrera solljus till varit en dröm som sagts ligga fyrtio år in ningar, samt en paneldiskussion om en- fortsätter att öka. ånga släpper de snällt ifrån sig koldioxi- tio miljoner apparater. tunna rör med vatten. Vattnet värms upp i framtiden. Men med det pågående jät- ergieffektivitet. – Den ökande mängden växthusgaser den som komprimeras och leds bort. När – Det är ingen omöjlighet. Jämför och genererar elektricitet i vanliga ångtur- teprojektet Iter och även mindre projekt ingela roos gör att jordens medeltemperatur troligt- panelerna har torkat är de redo att fånga med att det produceras över sjuttio mil- biner. som stellaratorn Wendelstein 7-X i tyska Läs mer på www.energy2050.se vis kommer att ha ökat med 1,5 till 3,5 in koldioxid på nytt. joner bilar varje år, säger Klaus Lackner. – Det är konventionell kraftverkstek- Greifswald menar Friedrich Wagner från

6 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 7 Funktionella mönster av organisk elektronik Val mellan fysik och naturvetenskap på gymnasiet Skolverket föreslår att gymnasie- Organisk elektronik lovar spännande applikatio- är, liksom många av sina kollegor och an- Men ingen av de inriktningar som Figur 1 eleverna på naturvetenskapligt ner som ihoprullbara bildskärmar, billiga solceller dra referenspersoner, kritisk till förslaget: Skolverket föreslagit på det naturveten- program ska välja mellan inrikt- och flexibel elektronik som enkelt kan integreras – Det viktigaste argumentet är att det skapliga programmet skulle ge behörighet ningarna ”matematik och fysik” med och ge ”liv” åt idag passiva ytor som papper inte bör ske en sådan hög specialisering till apotekar-, läkar-, optiker-, tandläkar-, respektive ”naturvetenskap”. och plast. En viktig fördel med organiska material redan på denna nivå. Vi bör istället visa veterinär- eller vissa lärarutbildningar – Det kan signalera att det finns är att det är billigt att tillverka tunna filmer, men eleverna att en bred, djup och gedigen idag. Matematik- och fysikinriktningen en motsättning mellan fysik/ funktionell elektronik kräver dessutom att filmen utbildning inom matematik och natur- saknar tillräckligt med biologi och kemi, matematik och naturvetenskap, kan mönstras. Här berättar jag hur vi utvecklat en vetenskap är nyttig inom alla naturveten- medan den naturvetenskapliga inrikt- vilket ju är helt fel, menar Martin mönstringsmetod som möjliggör en rättfram till- skapliga, tekniska och matematiska ut- ningen saknar tillräckligt med fysik. Hög- Cederwall, ansvarig för teknisk fy- verkning av funktionella elektroniska kretsar. bildningar man kan tänkas fortsätta med. skolorna skulle alltså tvingas att släppa på sikutbildningen på Chalmers. en del av sina förkunskapskrav och starta i uppdraget till nya typer av organiska halvledarmaterial erbjuder ett antal att- Skolverket har reger- utbildningen på en lägre nivå om Skol- skolverket har fått i uppdrag av reger- ingen angett att det naturvetenskapliga verkets förslag går igenom. raktiva – och i vissa fall unika – möjligheter. Kompetenta ke- Figur 2 mister kan idag designa och syntetisera material med en önskad och de icke-täckta delarna ”ex- ingen att ta fram förslag på inriktningar i programmet ska ge behörighet till varje Den 15 februari ska Skolverket lägga uppsättning egenskaper i form av absorptionsområde (färg), poneras” av (grönt) laserljus. den nya gymnasieskola som är planerad högskoleutbildning som det förbereder fram ett slutligt förslag på programinrikt- förmåga att leda ström, fluorescenskapacitet, biokompatibilitet, Den exponerade filmen ”fram- att starta höstterminen 2011. I ett första för genom minst en av sina inriktningar. ningar till regeringen. etc. Från ett applikationsperspektiv är dock den kanske viktigas- kallas” sedan genom att snabbt förslag har Skolverket delat in det natur- Regeringen har uppmärksammat Tek- – Vi har en bra dialog med Skolver- te fördelen med organiska halvledare i jämförelse med vanliga stoppas ned i ett lösningsme- vetenskapliga programmet i tre inrikt- nikdelegationens påpekande att dagens ket, de verkar intresserade av att lyssna. icke-organiska halvledare att organiska material kan lösas upp delsbad, varefter ett mönster ningar: matematik och fysik, naturveten- gymnasieskola ställer alltför höga krav på Om många instämmer i dessa synpunkter i olika lösningsmedel. Det gör att lätta och flexibla filmer kan framträder som motsvarar de skap och samhällsbyggnad. eleverna att kunna välja rätt. Till exempel skall det nog lösa sig, säger Martin Ceder- tillverkas över stora ytor med effektiva metoder som känns igen områden där laserljuset träffat Martin Cederwall är ansvarig för hade bara drygt en tredjedel av alla svens- wall. från tryckindustrin. och där PCBM följaktligen fo- Chalmers civilingenjörsutbildning i tek- ka N- och T-elever som gick ut gymnasiet anne-sofie mårtensson För många tillämpningar inom till exempel elektronik krävs topolymeriserats. nisk fysik, och en av dem som Skolverket våren 2008 gjort de tillval som krävs för det därefter att ett relativt högupplöst mönster kan skapas i fil- Figur 2 visar ett fotografi av en PCBM-film som mönstrats i anlitat som avnämarrepresentanter. Han att söka vidare till civilingenjörsstudier. men. Realiseringen av detta kritiska mönstringssteg är dock inte enlighet med Umeå universitets logo. För elektronikapplikatio- trivialt, eftersom organiska halvledare till exempel inte klarar av ner är det av yttersta vikt att det kvarvarande mönstrade materi- att utsättas för de kemikalier som används vid konventionell li- alet verkligen är elektroniskt aktivt, och att mönstringsmetoden tografimönstring av icke-organiska halvledare. erbjuder god precision och är skalbar. Vi har demonstrerat detta Under de senaste åren har vi utvecklat en påtagligt ”snäll” genom att tillverka rader av väl fungerande transistorer baserade och skalbar mönstringsmetod som är applicerbar på en viktig på mikrometer-stort mönstrat PCBM-materiel. Dessa attraktiva undergrupp av organiska halvledare med formen av en kolfot- egenskaper öppnar dörren för ett antal möjliga storskaliga til�- boll – så kallade fullerener. Fullerener används idag frekvent i till lämpningar, som exempelvis en enkel programmering av unika exempel solceller och transistorer, och den mest förekommande serienummer hos RFID-taggar.

är [6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester (PCBM, molekyl- Vi har vidare nyligen designat en besläktad variant till strukturen är presenterad i övre vänstra hörnet av figur 1). mönstringstekniken som lovar en mycket effektiv tillverkning av så kallade CMOS-kretsar. Funktionaliteten hos dessa orga- när vi började projektet var också vår ambition att utveckla niska CMOS-kretsar har hittills demonstrerats genom tillverk- Discover your opportunities, study a förbättrade solceller, och en central del i vårt koncept innefat- ning av väl fungerande digitala inverterarsteg, men vi hoppas tade att exponera fulleren-molekylerna för kraftigt laserljus så att inom en nära framtid också kunna realisera mer avancerad Master’s programme in att de skulle koppla ihop kemiskt och forma kedjor i en process CMOS-elektronik som ringoscillatorer och logiska grindar. Se- Physical Sciences at Chalmers som kallas fotopolymerisering. En trivial observation – i kombi- dan återstår naturligtvis för oss att slutföra det vi faktiskt hade i nation med att vi vid samma tidpunkt lyckades visa att fotopo- åtanke när vi började detta projekt för fyra år sedan, nämligen lymeriserade fullerener är excellenta elektroniska material – fick att utveckla en förbättrad organisk solcell. oss att ändra fokus. Min doktorand rapporterade nämligen en ludvig edman • Applied Physics dag att medan det var väldigt lätt att, som väntat, lösa upp och umeå universitet • Complex Adaptive Systems tvätta bort icke-exponerade fullerener från substraten, så satt de fotopolymeriserade fullerenerna som sten. Voilà, vi insåg snabbt Läs mer om mönstringsmetoden: • Fundamental Physics att vi snubblat på en mönstringsmöjlighet! ¢ Physical Review B, 2007, 75, 075203 • Nanoscale Science and Technology Figur 1 presenterar nyckelstegen i vår mönstringsteknik. En ¢ Journal of the American Chemical Society, 2009, 131, tunn (lila) PCBM-film målas ut från lösning på ett substrat och 4006-4011 • Nuclear Engineering torkas. En (svart) skuggmask läggs sedan på direkt på filmen, www.chalmers.se/fc Chalmers University of Technology conducts research and education in engineering sciences, architecture, technology-related mathematical sci- 8 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 ences, natural and nautical sciences – in close collaboration with industry and society. The aim is to make an active contribution to a sustainable future. Chalmers has about 10,000 students and 2,200 employees. New knowledge and improved technology has characterised Chalmers since its foundation in 1829 in accordance with the testament of William Chalmers, and his motto: Avancez! Hur gick det för er? – Vi kom sexa av totalt 27 länder, vil- Bästa platsen på jorden ket är Sveriges bästa placering någonsin. Vi är mycket stolta över vår prestation. Vi På Sydpolen ligger värdens bästa bergskammen på Sydpolen kal�- var inte långt från en finalplats, vilket ing- ställe för att bygga ett astrono- las för Ridge A (81,5° S, 73,5° E), ligger en hade förväntat sig av det svenska laget. miskt observatorium för optiskt 4 053 meter över havet och har en vinter- När vi hörde vissa andra länder presentera och infrarött ljus. Det rapporterar medeltemperatur på -70° C. Den föreslås sina idéer och såg vilka resurser de hade en australiensisk forskargrupp. av en forskargrupp ledd av Will Saunders att tillgå så tänkte vi att vi aldrig kommer vid University of New South Wales vara klara oss så bra, men det gjorde vi! när man bygger ett modernt astrono- den optimala platsen för Pilot-teleskopet miskt observatorium vill man att platsen som ska arbeta i optiskt och infrarött ljus. Er rektor är med all rätt väldigt stolt över ska vara optimal på flera olika sätt. Det er. Vad är det som gör fysik så roligt? betyder ofta att man måste kompromissa Sydpolen är oöverträffad – Fysik är kul, dels för att då tävlingen mellan olika aspekter och den första as- är kul, men mest för att det är logiskt. Det vad gäller lufttorrhet pekten som ryker brukar vara tillgänglig- är härligt att kunna förklara världen runt heten. Därför är moderna observatorier Saunders och kollegorna har jämfört omkring oss. Jag måste dock erkänna att ofta placerade långt från ära och redlig- fem platser på Antarktis utifrån publice- det var lite tråkigt att återgå till skolfysi- het. En ny undersökning av var man kan rade data, atmosfärsmodeller och satel- ken efter att ha varit med i tävlingen; det Det svenska laget på International Young Physicists’ Tournament i Kina. Från vänster: Michelle Turesson, Blanka Kesek, Frida Grundmark, Jakob Lavröd göra de bästa observationerna från jordy- litmätningar. Eftersom Antarktis ligger ligger på en annan nivå. Det känns så och Yahia Al-jebari. tan pekar ut en bergskam på Sydpolen i sydskenszonen är ingen av platserna artificiellt i skolfysiken där varje uppgift som oöverträffad. utmärkt vad gäller norrsken och airglow. innehåller någon förenkling typ som att Ett antal olika vetenskapliga önske- Dessa är dock allvarligast vid korta visu- ”ignorera värme som går förlorat till om- mål finns, vilka dock är av olika vikt för ella våglängder och mindre viktiga i det givningen” eller ”försumma luftmotstån- Malmöelever duellerade i Kina olika typer av observationer: infraröda området. Däremot är Sydpolen det”. I tävlingen var vi tvungna att göra oöverträffad vad gäller lufttorrhet, vid tvärtom och verkligen ha alla parametrar • Det ska vara mörkt, vilket betyder – Ni bara måste höra mina elever som varit i Kina på fysiktävling. De är fantastiska ungdomar, Ridge A är vintermedelvärdet över plat- som påverkar i åtanke. stort avstånd till tätbebyggda om- framhöll Nicola Sarac, rektor för Borgarskolan i Malmö. råden och minimalt med norrsken sen knappt 0,12 mm vatten om det skulle kondenseras. Jag antar att du kommer vilja fortsätta och airglow, alltså linjeemission från Det tycker väl alla rektorer, tänkte jag, men han hade rätt. Hela lyssnarskaran trollbands av Författarna sammanfattar studien med fysik? atomer och molekyler orsakade av ke- deras berättelse om hur de upplevde fysiken och hur spännande och speciell tävlingen varit. med en checklista där Ridge A intar top�- – Jo, jag tar studenten i vår, efter det miska eller joniserande processer. placering i fyra av sex kategorier. Platsen är det lite osäkert. Jag har sökt till Cam- • Det ska vara stjärnklart, alltså mycket Dome C är något bättre vad gäller vin- jag fick en elever går Michelle och Jakob natur, med- att fundera på. Alla problemen är av den bridge för engineering och skulle bli väl- liten molnighet. pratstund med Blanka Kesek, termolnighet (ingen plats har mer än 20 an vi andra läser IB. Jag och Frida går i sorten att hypoteser måste ställas, experi- digt glad om jag kom in. Annars går jag i en av ungdomarna i det svenska laget som • Det ska vara lugnt så att teleskopen procent molnighet) och Dome F har ett tvåan, resten går i trean. ment behöver göras, och teorier utarbe- Lund nästa år, antagligen någon matte-, tävlade i International Young Physicists’ inte skakar i vinden och så att luftens något tunnare skikt med markturbulens. Som du märker var vi ett lag med tas. Väl på tävlingen är det viktigaste att fysik- eller datautbildning, eller kombi- Tournament i TianJin i Kina i somras. gränsskikt med markturbulens blir så Markturbulensen måste kompenseras kvinnlig majoritet. Det var väldigt ovan- lagen kan argumentera för sin lösning. nerat. Men jag planerar inte att fullfölja tunt som möjligt. för med så kallad adaptiv optik, där en Vilka var ni som reste till Kina? ligt, möjligen hade Frankrike också det. min universitetsutbildning i Lund. Det • Det ska vara minimal turbulens också datorstyrd ”gummispegel” i teleskopets Överlag var där ganska få tjejer. I finalen ”Det viktigaste blir någonstans utomlands, antagligen – Vi var fem elever och tre lärare. Från ovanför gränsskiktet. Markturbulens strålgång planar ut den korrugerade våg- där totalt femton personer tävlade var det England eller Skottland. Malmö Borgarskola åkte Frida Gund- är att lagen kan respektive turbulens ovanför gräns- fronten med en frekvens av över 1 kHz. mark, Jakob Lavröd, Yahia Al-jebari och bara en tjej, berättar Blanka Kesek. skiktet ger upphov till rörelseoskarpa argumentera för det kommer säkert jag samt Kim Freimann och Per Brant- att gå bra för Blanka bilder (så kallade seeingeffekter) bengt edvardsson mark som medföljande lärare. Från S:t Hur går tävlingen till? sin lösning.” och hennes lagkamrater. De verkar ha med olika karakteristika. Turbulens Petri-skolan var det Michelle Turesson –Tävlingen går ut på att lagen får 17 kommit mycket långt i sina fysikfunde- knycklar nämligen till strålgången för Originalartikel: och läraren Mattias Andersson. Av oss problem som man har ett helt år på sig Man tävlar i omgångar, i varje om- ringar. Och de måste ha lärt sig massor stjärnljuset. Saunders W et al. 2009, ”Where is the gång är det tre lag. Det ena laget presente- från alla experiment, misslyckade såväl • Luften ska vara torr. Vattenånga ab- best site on Earth? Domes A, B, C and F, exempel på tävlingsuppgifter rar sin lösning, det andra opponerar och som lyckade, som de provat. Jag är im- and Ridges A and B”, Publications of the sorberar nämligen infrarött ljus och det tredje laget sammanfattar vad de två ponerad både av dem och av deras lärare Astronomical Society of the Pacific 121, „„ Stearin engine „„ Coupled compasses strålning i mikrovågsområdet. A candle is balanced on a horizontal Place a compass on a table. Place a similar andra lagen sagt och kommer med kritik som förstås är mycket engagerade och har 976 • Det ska vara kallt. Infrarödstrålning needle placed through it near its centre of compass next to the first one and shake it på deras framställningar. Lagen vet inte investerat mycket tid, en god investering. Allmänt tillgänglig via preprintserver: mass. When the candle is lit at both ends, gently to make the needle start oscillating. vilka uppgifter de ska få redovisa. Vi hade från teleskopet själv och luften ovan- http://arxiv.org/abs/0905.0695 it may start to oscillate. Investigate the The original compass’ needle will start delat upp huvudansvaret för uppgifterna jenny linde för observatoriet höjer bakgrundsni- phenomenon. Maximize the output me- oscillating. Observe and explain the beha- vån i observationerna. Pilots hemsida: inom laget och det var nervöst i början. Läs mer om tävlingen på www.iypt.org. chanical power of the system. viour of these coupled oscillators. http://www.aao.gov.au/pilot/

10 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 11 Modern kosmologisk forskning aktuella forskningsprojekt med kosmologiintresse

Den moderna kosmologin har en mycket stark anknytning till forskningsfronten i partikelfysik. Den mörka materian eftersöks både i underjordiska acceleratorer och med astronomiska instrument. Gammastrålning från extremt avlägsna explosioner kan till och med ge ledtrådar till den mörka energin. fundamental fysik är inte en angelägen- mörka materien kan sägas vara det mest den 15 juni 2006 med hjälp av en rysk het bara för underjordiska tunnlar. Det genomarbetade av de förslag som lagts raket och har till uppgift att studera sam- har också blivit allt viktigare att använda fram, och också det som de flesta forskare mansättningen av den kosmiska strål- sig av kosmos för att ge sig i kast med fy- inom området vill argumentera för. ningen. Bild: NASA/General Dynamics Bild: PAMELA MISSION Bild: NSF sikens stora gåtor. Nu är detta ingen ny Om den mörka materien verkligen Det blir mycket intressant att kom- FERMI PAMELA ICECUBE idé. Redan för mer än ett halvsekel sedan består av supersymmetriska partiklar kan binera resultaten från Fermi och andra http://fermi.gsfc.nasa.gov/ http://pamela.roma2.infn.it http://icecube.wisc.edu/ gjordes flera viktiga upptäckter genom att man förvänta sig att det då och då inträf- rymdorienterade observatorier med mät- Svenskt deltagande: Högskolan i Kalmar, Svenskt deltagande: KTH Svenskt deltagande: Stockholms studera den kosmiska strålningen. far kollisioner mellan dem vilket i sin tur ningar med LHC vid Cern. Att upptäcka KTH, Stockholms universitet universitet, Uppsala universitet Ett av de mest spännande rymdbase- leder till att de omvandlas till mer ordi- Higgspartikeln är en av LHC:s viktigaste rade observatorierna är Fermi som obser- nära partiklar av olika slag. Om resulta- uppgifter, men det vore kanske ännu mer verar himlen i gammastrålningsområdet. tet är neutriner kan man hoppas på att spännande om man med hjälp av LHC Satelliten sköts upp av Nasa den 11 juni neutrinoteleskopet IceCube kan vara till kunde skapa mörk materia. En sådan 2008 och man hoppas att den skall vara i hjälp. Det letar efter ljusblixtar i isen vid koppling mellan den himmelska och jor- funktion under minst fem, kanske tio, år. sydpolen som sänts ut av muoner som diska fysiken vore något alldeles storsla- Dess uppgift är att undersöka extrema skapats av just neutriner från rymden. get. fenomen i universum som involverar en- Sådana neutriner skulle kunna skickas ut ergiskalor av en helt annan storleksord- från kolliderande supersymmetriska par- Kvantlödder ning än de som är relevanta i vår närhet. tiklar som ansamlats i till exempel solen. Ett annat spännande område där Fermi Det handlar om gåtfulla gammastrål- IceCube byggs successivt ut och beräknas kan bidra med nya viktiga upptäckter ningsexplosioner, svarta hål, pulsarer och vara färdigt under 2011. Än så länge har rör så exotisk fysik som kvantgravita- det fortfarande delvis okända upphovet man dock inte sett några signaler från tion. Rent allmänt förväntar man sig att Bild: CERN Bild: ESO Bild: ESA/NASA LARGE HADRON COLLIDER VERY LARGE TELESCOPE, PLANCK till den kosmiska strålningen. Dessutom mörk materia. En annan möjlighet vore rumtiden på riktigt korta skalor förlo- HUBBLE SPACE TELESCOPE kommer Fermi att förutsättningslöst att leta efter gammastrålning från annihi- rar sin kontinuitet och ersätts av något http://lhc.web.cern.ch/lhc/ http://www.rssd.esa.int/index. http://www.eso.org/ php?project=Planck kartlägga himlen och leta efter det ingen lerande mörk materia vilket blir möjligt slags bubblande kvantlödder. Fast ingen Svenskt deltagande: KTH, Lunds universitet, Stockholms universitet, Används vid Stockholms universitet för Inget svenskt deltagande kunnat förutse. med hjälp av Fermi. Men det finns också har egentligen någon riktig aning om Uppsala universitet forskning kring mörk energi. en tredje möjlighet. hur detta skall beskrivas. Inte ens inom Mörk materia Nyligen har man upptäckt gamma- strängteorin har man kommit tillräckligt Men det handlar också om frågor som har strålning som tyder på existensen av ett långt för att kunna dra några säkra slut- mätningar och funnit vissa indikationer därmed med vilka hastigheter galaxerna runt den andra Lagrangepunkten 1,5 direkt att göra med fundamental fysik. moln av högenergetiska elektroner kring satser. på en effekt, men resultaten är inte en- avlägsnar sig. För att göra detta utnytt- miljoner kilometer från jorden. Den är i En av dessa rör den mörka materien. Man Vintergatans centrum. Gammastrål- Men man kan ändå spekulera kring tydiga. Även ett negativt resultat är ändå jade man supernovor som avståndsindi- full färd med att tålmodigt mäta den kos- har sedan länge känt till att det finns mer ningen uppkommer genom att stjärnljus möjligheten att detta skulle kunna för- mycket viktigt eftersom det kan användas katorer. Underligt nog visade det sig att miska balgrundsstrålningen men resulta- materia än den som syns, men man har sprids mot elektronerna (så kallad invers ändra det sätt på vilket ljuset utbreder för att avfärda många modeller. universums expansion accelererar vilket ten blir inte tillgängliga förrän mot slu- bara gissningar om vad det kan vara. Kan- Comptonspridning). Tidigare har man sig. Kanske ljushastigheten blir energibe- man tolkar som närvaron av en mörk tet av år 2012. Kommer den att bekräfta ske den kan bestå av supersymmetriska sett en liknande effekt i mikrovågsområ- roende? Det finns också vissa alternativa Vad mer? energi eller kosmologisk konstant. Men inflationsteorin? Kommer den att kunna partiklar? De supersymmetriska partik- det och man tror att det som Fermi nu teorier till strängteorin som gör sådana, Om den mörka materien är gåtfull, är är den verkligen konstant? Här krävs det ge ledtrådar till fundamental fysik som larna utgör en mycket rimlig och naturlig ser kan ha samma ursprung. Elektronerna oklart hur väl underbyggda, påståenden. detta ändå inget jämfört med den mörka nya och bättre mätningar. Upptäckten strängteori eller något annat? utvidgning av partikelfysikens standard- har för hög energi för att ha något med Genom att observera strålning av energin (eller den kosmologiska konstan- av variationer i den mörka energins tät- Det har sällan varit så spännande som modell och är något man kommer att leta supernovor att göra och en intressant hög energi och olika energi som sänds ut ten som den också kallas). Den utgör het under universums historia skulle vara nu att syssla med fundamental fysik. efter med hjälp av den nya acceleratorn möjlighet vore att de är en biprodukt av vid samma tillfälle, och notera när strål- runt 70 procent av universums energi- en mycket viktig ledtråd. En mörk energi Large Hadron Collider (LHC) vid Cern annihilerande mörk materia. ningen kommer fram, borde man kunna innehåll men man har väsentligen ingen med sådana egenskaper brukar ofta kallas när den väl kommer igång. Starten har Satelliten Pamela har tidigare sett uppmäta sådana eventuella skillnader i aning om vad det kan vara. Upptäckten för kvintessens. ulf danielsson institutionen för fysik och astronomi ju försenats efter den olyckliga incident tecken på att det finns ett överskott av ljusfarten. Avlägsna gammastrålningsex- gjordes genom att mäta rödförskjut- Och sedan har vi förstås Planck. Den uppsala universitet som inträffade förra hösten. Supersym- elektroner och positroner med hög energi plosioner ger utmärkta möjligheter till ningen hos galaxer på olika avstånd, och sändes upp den 14 maj 2009 och svävar metriska partiklar som förklaring till den i solsystemets närhet. Pamela sändes upp just detta. Fermi har gjort noggranna

12 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 13 avhandlingen avhandlingen Molekyler i rymden berättar hur stjärnor föds

Stjärnor föds i mörka moln av damm och gas, ogenomtränliga för syn- växte under hundratals miljoner år innan ligt ljus. Men signaler från molekyler i molnen slipper igenom. Carina de första stjärnorna tändes och spred ljus i Persson tog hjäp av Odinsatelliten för att undersöka stjärnbildande den mörka rymden. områden. De första stjärnorna var enormt den 4 oktober 2009, kl 08:57 gjorde syre är det tredje mest förekommande mycket större än stjärnorna idag. Orsa- Odinsatelliten precis sitt 46 962:e varv grundämnet i universum och ingår i ken var att i tidiga universum fanns bara

kring jorden. Varje varv har tagit 90 mi- många molekyler. Två av dessa molekyler Rymdstyrelsen Illustration: väte, deuterium, helium, helium-3 och nuter. Odin är en fantastisk liten satellit. har dessutom förutspåtts vara mycket vik- litium, som producerades strax efter Big Med en 1,1 meter stor spegel och flera tiga kylagenter i stjärnbildningens tidiga Bang. Alla andra grundämnen har stjär-

instrument har Odin letat efter vatten stadier: vatten (H2O) och molekylärt syre norna bildat långt senare i sina heta kär-

och molekylärt syre, både i rymden och (O2). Syrekemin påverkar alltså det inter- nor. Resultatet blev att det fanns oerhört i jordens atmosfär, i snart nio år. Sedan stellära mediet och stjärnbildning och är lite molekyler som kunde kyla de stjärn- + 2007 utförs dock nästan uteslutande därför viktig att studera. Vattenmoleky- bildande områdena, till exempel H2, H2 , observationer av jordens atmosfär. Vi len är även mycket känslig för skillnader HD, HD+, HeH+, LiH, och LiH+. astronomer har istället nyligen börjat i täthet och temperatur och spårar därför Ingen har någonsin observerat nå- använda Europeiska rymdstyrelsens stjärnbildande områden mycket bra. got från denna mörka tid. Många frågor uppföljare till Odin – rymdteleskopet Kemimodeller har förutspått att en återstår därför om utvecklingen av uni- Herschel. mycket stor del av syret i det interstellära versums struktur, de första stjärnorna och Båda satelliterna observerar stora gas- mediet borde finnas i form av molekylärt galaxerna. moln mellan stjärnorna – det interstellära syre och vatten. I många år var detta dock Med Odin har vi därför genomfört mediet. Dessa moln har extremt låg tät- bara teorier eftersom få observationer spektrallinjeavsökningar mot flera posi- het. I de allra tätaste områdena är täthe- var gjorda. Information saknades även tioner utan känd strålning för att leta ef- ten fortfarande inte högre än i våra bästa om i vilka sorts områden dessa moleky- ter signaler från de kosmiska mörka åren. vakuum på jorden. ler fanns: utbredd och tunn gas, tät och Sökandet är oerhört svårt eftersom man i I dessa moln bildas stjärnor. De tätas- kompakt gas, kalla eller varma källor? En princip inte vet vilka molekyler man letar te och mest iskalla klumparna av molnen annan viktig relaterad fråga rörde deras efter, var på himlen man ska titta, eller på kollapsar under sin egen tyngd i miljoner tillstånd: existerar de som gas eller som vilka våglängder man ska observera. De år. Till slut tänds en ny stjärna. Denna is på ytan av de solida små stoftkorn som Fem olika signaler från vatten observerades i Orionnebulo- primordiala ”gasmolnen” är dessutom i process är svår att observera eftersom den finns i gasen? Odinsatelliten sköts upp 2001 och är ett samarbete mellan Sverige, Frankrike, Kanada och Finland. san under vår spektrallinjeavsökning med Odinsatelliten. okänt evolutionärt tillstånd, vilket bety- är begravd djupt inne i det täta och mör- Tyvärr är det svårt, nästan omöjligt, område. Det är ett välbeprövat sätt att få avsökning är att man oftast kan observera vattenånga i gasen. Höga temperaturer der att det är omöjligt att förutsäga styr- ka molnet. att observera vatten och molekylärt syre mycket välkalibrerade data och ger också många linjer från ett flertal molekyler finns ofta i anslutning till stjärnbildande kan eller signalernas bredd och form. Det är istället molekyler som har med markbaserade teleskop eftersom jor- möjlighet att hitta helt nya molekyler. med samma teleskop och instrument. områden. Ingen detektion har ännu gjorts, men fungerat som ovärderliga mätsonder av dens atmosfär effektivt absorberar strål- Under 1100 timmar observerades Detta är till stor hjälp vid analysen av data vi fortsätter sökningarna med Onsala denna process. Vår kunskap om stjärn- ningen. Lösningen blir att sända upp sa- Orionnebulosan och 344 möjliga signa- eftersom de olika molekylerna kan ge i ett annat av mina projekt är vi på jakt rymdobservatoriums 20-meters teleskop bildning och det interstellära mediet har telliter. En av dessa är Odinsatelliten, som ler detekterades mellan 0,61–0,62 och kompletterande information av området. efter mer kunskap om hur de allra första liksom med rymdteleskopet Herschel un- ökat dramatiskt sedan den första mole- är specialdesignad för att observera vatten 0,52–0,55 millimeter. Databearbetning- Förutom vattenmolekylerna observerade stjärnorna i universum bildades. der 2010. En signal från denna tid skulle kylen i radioområdet detekterades 1963. och molekylärt syre vid våglängderna 0,5 en var omfattande och tog lång tid, lik- vi till exempel inte mindre än fyra CO- Några hundra tusen år efter Big Bang innebära att någon för första gången fått Idag har över 160 molekyler säkert detek- respektive 2,5 millimeter. som identifieringen av alla signaler. Efter molekyler: 12C16O, 13C16O, 12C17O och blev universum mörkt och de kosmiska en direkt signal från det tidiga universum. terats i rymden. Men molekylerna är även flera års arbete var 280 linjer identifierade 12C18O. Dessa är viktiga när man ska be- mörka åren började. Under denna tid viktiga för stjärnorna själva. Utan dem så i min avhandling har jag använt data från från 38 olika former av molekyler. Bland stämma vattenhalten i gasen. bestod hela universum av en tunn och carina persson skulle det faktiskt vara omöjligt för da- Odinsatelliten för att undersöka stjärn- annat såg vi en mycket stark signal från Våra resultat har bidragit till att visa oerhört jämn gas med mycket små för- Läs en intervju med Carina gens stjärnor att kunna bildas. bildande områden med fokus på vatten- vatten. Dessutom underlättades analysen att syret till stor del är bundet på ytan tätningar här och var. Dessa förtätningar Persson på nästa sida När ett stort gasmoln kollapsar stiger molekylen. Ett av mina största projekt av denna linje betydligt genom att vi även av stoftkorn genom effektiv bildning av nämligen temperaturen. Det skapar ett var en spektrallinjeavsökning mot Ori- detekterade de mera sällsynta vattenmo- vattenis. I gasfas bildas vatten mycket Carina Persson har doktorerat i astronomi Läs mer: 18 vid Chalmers tekniska högskola. Hon Hela Carina Perssons avhandling ”Mole- tryck som stoppar kollapsen i ett alldeles onnebulosan – den första som någonsin lekylerna HDO, H2 O och för första långsamt och ineffektivt vid låga tempe- 17 försvarade sin avhandling den 16 januari cular observations at high and low för tidigt skede. Men om det finns mole- utförts från rymden. gången i rymden, H2 O. Arbetet publi- raturer. När temperaturen stiger så sub- kyler i molnet så kan de omvandla värme I ett sådant arbete observeras ett cerades i två stora artiklar i Astronomy & limerar dock vattnet från stoftkornens 2009 med Emmanuel Caux från Centre redshifts with the Odin satellite” finns på till strålning så att temperaturen hålls mycket brett våglängdsband för att un- Astrophysics under 2007. is och dessutom kan kemiska reaktioner d’Etude Spatiale des Rayonnements i www.chalmers.se/rss/oso-sv/kontakt/ Frankrike som opponent. personal/persson-carina. nere och stjärnbildningen kan fortsätta. dersöka vilka molekyler som finns i detta En av fördelarna med en spektrallinje- snabbt omvandla allt tillgängligt syre till

14 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 15 avhandlingen Hon förverkligade sin barndomsdröm Fysik för gymnasiet

Varför gillar du astronomi? Apex-teleskopet – Jag drömde om att bli astronom redan när jag var liten, på 5100 meters men jag trodde inte att det var något för mig eftersom fysik kän- höjd i Atacama- des helt obegripligt i grundskolan. Därför gick jag istället eko- öknen i Chile nomisk linje på gymnasiet och jobbade sedan med kultur, film och lokal-tv. Jag flyttade upp till Sandviken när jag träffade mina barns pappa och medan jag var barnledig började jag längta efter att plugga igen. I Sandviken fanns inte mycket att välja på mer än lärarutbildning i matte och NO. Då behövde jag gå naturveten- skapligt basår först. Där upptäckte jag hur kul det är med fysik och att jag visst klarar av det. Fastän jag födde mitt fjärde barn mitt under basåret gick det jättebra. Sedan separerade min man och jag, och då bestämde jag mig för att förverkliga min dröm att bli astronom. Jag flyttade med Familj: Fyra barn på 19, mina fyra barn och började plugga på fysik- och matematikpro- Carina Persson 17, 14 respektive 12 år samt Ålder: 45 år grammet vid Uppsala universitet. sambo och ett nioårigt Forskning: Observationer av bonusbarn. Hur kom du på tanken att doktorera? molekyler i det interstellära Bor: I Vallda som ligger nära – Ska man bli astronom måste man doktorera, och jag ville mediet med hjälp av Odin- Onsala rymdobservatorium, verkligen forska. Det var bara att söka de doktorandtjänster i satelliten, se föregående cirka fyra mil söder om astronomi som fanns. Precis när jag var klar med min grundut- uppslag. Göteborg. bildning kom det ut en tjänst vid Onsala rymdobservatorium som jag sökte och fick. för inbjudna gäster. Din avhandling handlar om stjärnbildning. Hur fastnade du På Onsalaobservatoriet är jag även supportastronom vid te- ”Nu fattar jag! – Heureka!” för det ämnet? leskopet. Det innebär att jag hjälper de som kommer hit för att – Doktorandtjänsten var finansierad med pengar från göra observationer med hur de ska hantera teleskopet. Sen för- Rymdstyrelsen och var definierad till att baseras på data från söker jag naturligtvis hinna forska lite också. Odin-satelliten. Odin har speciellt tittat på signaler från mole- Man blir så lycklig när man förstår! Arkimedes kylärt syre och vatten från det interstellära mediet, vilket är rele- Hur har dina barn ställt sig till ditt beslut att bli astronom? vant vid stjärnbildning. – De tycker att det är kul att jag får göra riktigt spännande lär ha rusat ut på gatan i bara badlakanet, saker som att observera med våra teleskop och åka jorden runt Hur var tiden som doktorand? för att träffa forskarkollegor. Men självklart förväntar sig barnen tjoande Heureka!, när han förstod att det gick – Jätterolig och jättejobbig. Det som var nytt var att jag ofta presenter efter varje resa. Ibland har de till och med skickat in- inte hade någon att fråga – jag var den som skulle veta mest. Det köpslistor. Jag är glad över att ha kunnat visa mina barn att man är lite läskigt, men också det som gör det spännande att forska kan förverkliga sina drömmar om man bara sätter upp mål och att mäta en oregelbunden kropps volym. om sådant som ingen annan vet. orkar kämpa för dem.

Är där något du är speciellt stolt över? Vad har du för framtidsdrömmar? För kurs A resp B fi nns: Gymnasieeleven uppträder vanligen bygger då vidare på en stabil grund. – Att jag klarade av det på utsatt tid fastän jag var själv näs- – Jag vill forsätta att forska, och skulle gärna ha mer tid att Lärobok, Ledtrådar och lösningar, mera behärskat, men blir säkert lika De mest krävande kursmomenten ligger tan hela tiden med mina barn. forska än idag. Så jag hoppas på mer forskningspengar. Någon Övningar och problem, Lärar- tillfreds innerst inne när de fysikaliska i kursens senare del. gång skulle jag vilja forska utomlands, men det blir inte inom de handledning samt webbstöd sambanden faller på plats. Med Tänk till!-uppgifter utmanas Du disputerade i januari, vad gör du idag? närmaste åren. Mina barn vägrar nämligen att flytta mer. (abonnemangstjänst) Med läromedlet Heureka!, fysik kurs A eleverna och lockas till diskussion, och Författare: Rune Alphonce, – Jag jobbar kvar på Onsalaobservatoriet. Jag är anställd och B, går fysiken att förstå. Den genom- Kontroll-uppgifterna ger kvittens på att Lars Bergström, Per Gunnvald, främst för att ta hand om utåtriktad verksamhet som att ansvara Vad har du för intressen utöver astronomi? tänkta strukturen gör att saker faller på man förstått. Erik Johansson, för vår utställning om astronomi, ta emot studiebesök och åka – Jag vet inte längre, jag hinner bara med astronomin, bar- Inger Kristiansen, Roy Nilsson plats, en efter en och övningsuppgifterna Nyttiga övningsuppgifter fi nns både i runt på olika evenemang och tala om astronomi. Jag är också nen och huset. Min sambo och jag flyttade ihop i ett hus för två stöttar förståelsen. Nya begrepp införs läroböckerna och i övningar och problem. inblandad i Vetenskapsfestivalen i Göteborg. I somras fick jag år sedan och nu ägnar vi nästan all ledig tid åt att snickra på det. där de behövs, och framställningen hänga med den svenska delegationen till Florida när Fuglesang sköts upp i rymden. Där pratade jag om svensk rymdforskning ingela roos Natur & Kultur Telefon 08-453 85 00, Fax 08-453 85 20 16 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 [email protected] www.nok.se

NoK_Heureka_fysikaktuellt_270x210.indd 1 09-04-28 09.49.16 bose-einsteinkondensat mörka tillstånd och infruset ljus

„„ Om man kyler en gas av bosoner „„ Energinivåerna i en atom är kvantiserade. Laserljus kan inducera övergångar mellan de Hon trollar med ljuset (partiklar med heltaligt spinn) till mycket olika nivåerna. låga temperaturer så kommer en stor del I Lene Vestergaard Haus labb „„ För att förstå hur man kan sakta ner ljus i en kall gas av atomer |3〉 av dessa sällskapliga partiklar att befinna koncentrerar vi oss på tre nivåer i en av atomerna – se bilden. Det möts två av de mest spännan- sig i samma kvanttillstånd – ett så kallat ljus som kontroll- ljus som skall stoppas har en frekvens som är precist avpassad för laser Bose-Einsteinkondensat, uppkallat efter ska de frontlinjerna i modern fy- att kunna excitera atomen från tillstånd |1 till tillstånd |3 . Samti- stoppas Satyendra Bose och Albert Einstein vilka 〉 〉 digt belyser man gasen med en kontrollaser vars frekvens är anpas- sik – studiet av Bose-Einstein först förutsade dess existens. |2〉 sad till övergången |2 |3 . Kvantmekaniskt kan nu atomen befin- |1〉 kondensat och kvantinforma- 〉 ↔ 〉 „„ Kondensatet har ovanliga egenska- nas sig i superposition av typen |D〉 = α|1〉 +β|2 〉, där konstanterna tion, det vill säga lagring och per – det är supraflytande vilket är en α och β är sådana att sannolikhetsamplituden för absorption av en foton från den första makroskopisk kvanteffekt – det vill säga lasern precis tar ut den för absorption från den andra. När atomen befinner sig i tillståndet manipulation av kvanttillstånd. ett storskaligt fenomen av den märkliga |D〉 kan den varken absorbera eller sända ut strålning – |D〉 sägs vara ett mörkt tillstånd. typ som vanligtvis bara kan observeras på ”trolleri med ljus” var titeln på det fas- atomär nivå. „„ När nu ljuspulsen kommer in i gasen så påverkar den atomerna så att de exciteras till det cinerande föredrag som Lene Vestergaard mörka tillståndet, med följd att gasen blir nästan helt genomskinlig för den frekvens som „„ Ett genombrott på området skedde Hau gav i Stockholm i höst. Och titeln precis matchar övergången |1〉 ↔|3〉. Då ändras också brytningsindex mycket snabbt just 1995 då Eric Cornell och Carl E. Wieman var ingen överdrift. Hon förklarade hur vid denna frekvens. vid universitetet i Colorado lyckades skapa man genom att skicka laserljus genom ett ett Bose-Einstein kondensat genom att „„ Från vågrörelseläran vet vi att grupphastigheten för en ljuspuls beror på förändringen i Bose-Einsteinkondensat av kalla atomer, kyla ner rubidiumatomer till 20 miljard- brytningsindex, och det är det som är förklaringen till det långsamma ljuset. Genom att helt kunde minska ljusets hastighet tills det dels grader från absoluta nollpunkten. slå av kontrollasern när pulsen är helt inne i kondensatet (det sker en enorm kompression, står helt stilla (se faktarutor). Men det rör För denna bedrift fick de dela 2001 års en en kilometer lång puls får plats i ett 20 mikrometer långt kondensat) kan man helt stoppa sig inte om någon enkel absorption. Istäl- Nobelpris med Wolfgang Ketterle vid MIT ljuset. let blir informationen om ljusets kvant- som samtidigt lyckats kondensera en gas „„ Den här effekten finns även i gaser som inte bildar ett Bose-Einsteinkondensat, men det av natriumatomer. tillstånd infruset i den starkt korrelerade är bara i ett kondensat man kan ”frysa in” ljuset på ett sådant sätt att det verkligen skapar gasen som sitter instängd i en magnetisk „„ Under de femton år som gått sen den en holografisk materiekopia som kan extraheras, lagras, flyttas och manipuleras. fälla. ursprungliga upptäckten, har studiet av „„ Den ursprungliga ljuspulsen kan sen återskapas genom att man för in hologramet i ett – Ljuset gör ett holografiskt avtryck i atomära Bose-Einteinkondensat utvecklats Bose-Einsteinkondensat och slår på kontrollasern igen. I en vanlig gas skulle atomernas rö- kondensatet. Detta lilla hologram kan vi till en stor och viktig del av den moderna relse förstöra kvantinformationen och det ursprungliga ljuset kan inte rekonstrueras. sen plocka ut ur kondensatet. I princip kvantfysiken. kan jag i mitt labb i Cambridge stoppa in ett sådant materiehologram i en liten ligt med resurser för att försöka skapa sitt dig hur man hittar fram. Jag behandlar ningar på stora grupper och centrum- flaska och ta med det hit till Stockholm. Bose-Einsteinkondensat. inte doktoranderna som skolelever, utan bildningar. Men din grupp är ju väldigt Här kan vi skicka in det i ett kondensat – Jag sökte också pengar från Natio- förväntar mig att de skall ta ansvar. Men liten, och ni verkar ju klara er bra? tillverkat i något labb här. Genom att nal Science Foundation, men där blev det i gengäld får alla känna att de personligen – Jag är inte med i något centrum, skicka en laserpuls genom kondensatet nej med en snorkig kommentar om att gett viktiga bidrag till våra arbeten. och det är jag stolt över. En bra forsk- kan vi återskapa ljuspulsen som släcktes en teoretiker inte skulle tro att hon skulle Men hon tillägger att det är viktigt ningsgrupp skall vara liten och flexibel så ut i Cambridge här i Stockholm, berättar kunna åstadkomma ett kondensat. Men att vi som forskare inte helt förlorar bar- att den kan fånga upp nya och intressanta Lene Vestergaard Hau. efter 15 månader hade vi det och året ef- nasinnet, man måste i viss utsträckning idéer. Kanske en del av drivkraften bak- Och även om jag som fysiker i prin- ter hade vi ljus som gick så sakta att det vara lekfull för att kunna vara kreativ och om allt tal om stora satsningar är att det cip kan förstå vad det är som händer, står gick att köra förbi med en cykel. tänka i nya banor. är lättare att dela ut pengar i stora potter jag i förundran inför alla de fantastiska Gruppen som lyckades med bedriften Hon uppmanar Maria Hermanns att än att bedöma ansökningar från enskilda trick atomer och fotoner kan utföra när var mycket liten, och det är hennes nuva- lära känna och helst besöka den grupp forskare. Jag tycker att de flesta bidrag Lene Vestergaard Hau och hennes kolle- Lene Vestergaard Hau fick sitt internationella genombrott 1999 då hon och hennes forskargrupp lycka- rande grupp på Harvard också – bara åtta hon ska arbeta i som postdoktor för att få bör vara individuella. Dessutom riskerar gor svänger sina trollstavar. des bromsa ljuset till cykelhastighet. Ett par år senare lyckades de stanna ljuset helt. personer inklusive studenter. en känsla för hur den fungerar. de stora centrumen att tränga ut ”entre- – Kom ihåg att fysik är inte bara fysik prenörerna”. Det är också synd att grund- dagen efter föredraget träffar Maria mark och fortsätta de teoretiska studier av – Rowland fungerade som ett mini- när lene vestergaard hau väljer nya utan också kemi – personkemi. Och tänk forskning bara bedrivs på universiteten. Hermanns, som snart skall disputera i hur högenergetiska elektroner uppför sig Bell Lab. För mig passade det perfekt – studenter och postdoktorer letar hon ef- brett och nytt, fortsätt för all del inte att Att Bell Labs stängdes var väldigt, väldigt teoretisk fysik, och jag Lene Vestergaard i kristaller som hon gjort för sin doktors- man hade inga andra plikter än att forska, ter folk med ”eld i magen”. skriva din doktorsavhandling om och om synd. Visst, universiteten behövs förstås, Hau för ett samtal. Det är uppenbart att avhandling, ordnade hon ett stipendium men man var tvungen att söka om resur- – Det är viktigt att de brinner. Jag har igen! men universiteten är vad de är och grund- hon inte följde de upptrampade stigarna från Carlsbergsstiftelsen och åkte till ser för varje enskilt projekt, säger Lene ingen användning för trygghetsnarkoma- forskning måste kunna bedrivas också på på sin färd från skolan i Vejle på Jylland USA. Efter ett par år som postdoktor vid Vestergaard Hau. ner. I vårt labb finns det inget tåg du kan Här i Sverige menar många att vägen andra ställen och under andra villkor, sä- till professuren på Harvarduniversitetet Harvard fick hon en tjänst som forskare Och 1996, bara ett år efter den ur- hoppa på som tar dig från A till B. Hos till ”ledande forskning” och ”excellenta ger Lene Vestergaard Hau. i USA. Istället för att stanna kvar i Dan- vid Rowlandinstitutet. sprungliga upptäckten, fick hon tillräck- oss är vägen krokig och du måste själv lära forskningsmiljöer” går via stora sats- thors hans hansson

18 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 19 fysikerporträttet Vad gör fysiker som inte forskar eller undervisar inom ”Småforskning den akademiska världen? Här kommer ytterligare ett på stora maskiner porträtt av en fysiker i näringslivet. är framtiden” Riskfyllt jobb på banken Vad handlar ditt arbete om? Sverige har nyligen fått sin första doktor i forsk- Namn: ningspolitik. Olof Hallonsten har studerat synkro- – Jag jobbar i en grupp på Ålandsban- Mattias Ekström tronljuskällor – ett ämne som ligger många fysiker ken som sysslar med förvaltning och allo- varmt om hjärtat. Fysikaktuellt träffade honom för kering av kapital. Allokering handlar om Arbete: en pratstund. hur man fördelar kapitalet mellan olika Kvantanalytiker på tillgångar. Vårt fokus ligger på risken – vi Ålandsbanken ämnet forskningspolitik såg dagens ljus i början av 1960-ta- vill bygga effektiva portföljer genom att Utbildning: let. Under andra världskriget hade nämligen statsmän märkt att kontrollera risken att förlora pengarna. Civilingenjör i grundforskning kunde vara oerhört användbar. Vetenskapsmän Genom att fördela tillgångarna inom oli- teknisk fysik hade spelat en stor roll i kriget, bland annat genom att knäcka ka områden med låg korrelation minskar Ålder: 30 år Enigma-koden och att utveckla radar och atombomben. man sannolikheten att allt går dåligt sam- Från att i början av 1900-talet inte ha blandat sig i forskning tidigt, och då minskar man totalrisken i Familj: Nej alls – varken med pengar eller inflytande – så började länder sitt sparande. Gillar: världen över att inse vilken nytta de kunde ha av vetenskapen Vi gör kvantitiva analyser, det vill säga Sport, speciellt att såväl i krig som i fred. Kring 1950 började många stater dela matematiska och systematiska analyser av spela innebandy ut forskningspengar genom nybildade naturvetenskapliga forsk- ekonomiska hårddata. och att titta på fot- ningsråd, och forskningen blev därmed en statlig angelägenhet. boll. Är även intres- serad av konst. – Det finns en allmän uppfattning att naturvetenskaplig Olof Hallonsten är Sveriges förste doktor i ämnet forskningspolitik. Hur kommer fysik in i bilden? forskning är objektiv och neutral, men den är egentligen oerhört – Anledningen till att många fysiker politisk och genombyråkratiserad. Den är beroende av samhäl- periment och då är det mest lönsamt med stora anläggningar jobbar inom finansbransen beror på att temarknaden ser ut. Prisförändringarna av yttre omständigheter. let genom att den konkurrerar om både pengar och existensbe- som kan användas av många. vi är matematiskt skolade och duktiga på på räntor och aktier beror mycket på glo- rättigande, säger Olof Hallonsten som i april dispterade med av- – Men det finns en uppfattning att forskarna svärmar kring att programmera och modellera. Vi kan bal statistik som kommer under dagen. Hur har finanskrisen påverkat dig? handlingen Small science on big machines vid forskningspolitiska nya tekniker och det är inte sant, säger Olof Hallonsten. göra modeller av de ekonomiska markna- Antingen kan det bli läge att sälja av, eller – Dels har jag fått byta arbetsgivare. institutet vid Lunds universitet. Han menar att det krävs vetenskapliga entreprenörer på derna – vi hittar tänkbara samband och så vill man öka på en viss post. Det kan Förut jobbade jag på isländska Kaupthing Själv är han speciellt fascinerad av stora forskningsanlägg- anläggningarna för att få folk att börja använda dem. Organi- så skapar vi en modell av dem och testar vara så att jag valt att investera en liten Bank men den gick omkull och köptes ningar, både på grund av mytologin kring dem (till exempel sationen och servicen måste anpassas så att den passar forskare den. Ibland verkar modellen stämma och summa pengar på någonting som jag tror upp av Ålandsbanken. Dels har krisen Dan Browns Änglar och demoner om Cern) och på grund av de- från olika dicipliner. Till exempel tog det tio till femton år innan ibland får vi förkasta den. kommer att ske framöver. Kommer det gjort jobbet mer intressant. Det som var ras roll som kulturella monument. ESRF i Frankrike lyckades bli lättillgänglig för andra forskare än indikationer som stärker min hypotes, då sant före krisen, till exempel hur man kan – De är som vår tids pyramider, där civilisationens spjutspets fysiker. Idag används synkrotronljus av både biologer och kemis- Varför valde du att läsa fysik? väljer jag att öka den posten. låna pengar, är inte sant idag. Det här är ska visas. Stater lägger ner enorma summor pengar och mycket ter, och ligger bland annat till grund för årets Nobelpris i kemi. – Jag valde teknisk fysik för att jag var en dynamisk bransch. prestige i dem. Utöver sitt avhandlingsarbete har Olof Hallonsten hunnit väldigt intresserad av matematik och ville Vad är roligast med ditt arbete? På hemmaplan i Lund började Olof Hallonsten med att stu- med att blogga om de politiska turerna kring Lunds komman- ha en utbildning som var bra inom tilläm- – Det är att jag får tillämpa den här En del ger finansfysiker en del av skul- dera synkrotronljusanläggningen Max-lab. Där fastnade han för de stora forskningsanläggningar, European Spallation Source pad matematik. Matematikum i Uppsala matematiken som jag tyckte var så rolig den till krisen. Håller du med om det? kontrasterna mellan litet och stort. På anläggningar som Cern (ESS) och Max-IV. erbjöd ett finanspaket som jag läste. Jag redan när jag började studera. Jag använ- – Ja, absolut. Fast på ett sätt kan kri- handlar det om gigantiska projekt vid en gigantisk anläggning. – Det är lite tråkigt att Sverige inte kan göra en kraftfullare tyckte att det var en bra tillämpning av ma- der den praktiskt i vardagen. Det är också sen också bero på att det inte finns till- Max-lab är också stort, men forskningen utförs däremot i små, satsning på dem. Det blir inga nya, friska pengar utan all finan- tematiken och en tydlig väg till ett jobb. ett jobb där man är tvungen att följa med räckligt många finansfysiker. Vi fysiker vitt skiljda projekt av olika forskare. siering ska ske inom befintliga ramar, säger Olof Hallonsten. i samhällsdebatten vilket är perfekt om vet att våra modeller är ett försök att be- I sitt avhandlingsarbete har han studerat tre olika synkro- Till ESS är han rent av tveksam. Sverige har nämligen i dags- Hur ser en vanlig dag på jobbet ut? man är intresserad av politik och ekono- skriva verkligheten, men de är inga san- tronljusanläggningar: Max-lab i Lund, Stanford Synchrotron läget ingen framstående neutronforskning. Ny komptetens ska – Jag läser ganska mycket analyser mi. Och det är jag absolut. ningar. En av orsakerna till krisen var Radiation Lightsource i USA och European Synchrotron Radia- alltså byggas upp utan öronmärkta pengar. av marknaderna, det finns jättemycket en övertro på modellerna. Antingen kan tion Facility (ESRF) i Grenoble i Frankrike. – Jag tror att svensk forskning till en början kommer att lida forskning och utveckling kring vad som Finns det något som är mindre kul? man säga att de var för dåliga, eller så kan – Jag tror att småskalig forskning på stora maskiner är fram- av det. Det kommer att ta decennier innan man har byggt upp sker inom finansvärlden. Sen håller vi – När det går dåligt. Resultatet kan ju man fundera på om det behövs lite mer tiden. Under de senaste trettio åren har det skett en allt större tillräcklig neutronkompetens och kan se forskningsmässiga vin- koll på hur marknaderna går eftersom vi mätas i kronor och ören, så det blir väl- sunt förnuft när man använder dem. sofistikering och kollektivisering inom forskningen, säger han. ster, säger Olof Hallonsten. har portföljer som vi sköter aktivt. Per- digt tydligt hur det går. Ibland kan man ingela roos Forskare behöver allt mer avancerade instrument för sina ex- ingela roos sonligen är jag mest fokuserad på hur rän- göra rätt och så blir det ändå fel på grund

20 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 21 minnesord Mannen som räddade geometrin Guy von Dardel Så här när vi närmar oss jultider För oss fysiker är tessellation intimt dade den klas- Guy von Dardel, professor emeritus vid Lunds universitet, avled i sitt hem i så är naturligtvis en god bok och förknippat med kvasikristaller först funna siska geometrin Genève den 28 augusti 2009, två dagar efter sin 90-årsdag. ett gott Cox Pomona-äpple en fin i aluminium/magnesiumlegeringar som från att bli helt kombination. Julläsningen jag är en ordnad men aperoidisk tessellation utkonkurrerad guy von dardel föddes i Stockholm och utbildade sig vid KTH, tänker mig handlar om äpplens i rummet. Men redan D’Arcy Thompson av den algebra- där han blev teknologie doktor 1954 på avhandlingen The in- uttryck för femfaldig symmetri. i sin klassiker On growth and form påpe- iska ansatsen. teraction of neutrons with matter studied with a pulsed neutron kade existensen av dessa strukturer i form Jag tillhör source. Under studietiden hade han anställningar vid Saab, För- hamlets “o god, I could be bounded in av dodekaedrar i levande väsen men deras den udda grupp svarets forskningsanstalt och AB Atomenergi. a nutshell, and count myself a king of in- frånvaro i mineralvärlden. En dodekaeder människor som äter Guy anställdes vid Cern när organisationen bildades 1954. finite space – were it not that I have bad är en polyeder som begränsas av tolv fem- äpplen på ”fel” ledd men inser nu efter Han blev engagerad inom instrumentering avseende elektronik, dreams” har inspirerat till titeln på Siob- hörningar. Den är en av de fem så kallade att ha läst boken om Coxeter att det är ett Cerenkovräknare, och optisk utläsning av gnistkammare. 1963 han Roberts bok King of Infinite Space platonska kropparna. sätt att fullständigt utnyttja den femfaldi- utförde han en uppmärksammad mätning av livstiden av den om Donald Coxeter – ansedd som förra Begreppet kvasikristaller har stor rele- ga symmetrin genom att det fastnar färre neutrala pi-mesonen. Guy deltog i en rad Cern-experiment ut- seklets störste när det gäller klassisk geo- vans i den levande världen för att kunna grejer i tänderna den vägen. Tvärsnittet rustade med gnistkammare (sökande efter W-bosonen, mätning metri. Hans arbeten har haft betydelse i begränsa storleken på objekt eller att genom äpplen har en femfaldig symme- av elastisk spridning av neutriner och test av tidsinversionsvari- kemi, fysik, programmering och medicin bygga skal. Använder man byggblock tri. Skär ett äpple på fel ledd, något som ansen i sönderfallet av lambda-partikeln). liksom inspirerat till Buckminster Fullers med femfaldig symmetri i självsamman- Coxeter ofta demonstrerade, så får du 1963 blev Guy kallad till en professur i Lund som han till- geodetiska kupoler och Maurits Cornelis sättande system förhindrar man att hela fram en stjärna med fem kärnor som går trädde 1965. Han skulle leda verksamheten vid elektronsynk- Eschers konst, speciellt när det gäller hur rummet fylls ut av tredimensionella bygg- tillbaka på de fem kronblad som finns i trotronen Lusy (Lund University electron synchrotron) som man kan fylla ut ett plan med geometris- klossar med translationssymmetri. Virus äppelblomman. Så ät dina juläpplen på höll på att färdigställas. Denna accelerator tillkom i slutet av ka figurer utan överlappningar eller mel- anses vara ett exempel på detta. fel ledd – bli en cox-eater. 50-talet när flera sådana maskiner konstruerades runtom i värl- lanrum (tessellation; av latinets tessella: Coxeters kanske största insats anses den. På grund av begränsade resurser tog det relativt lång tid (kvadratisk) mosaikbit). vara att han så gott som helt ensam räd- peter apell innan Lusy fick stråle. De påtänkta partikelfysikexperimenten blev inaktuella och verksamheten inriktades i stället mot kärnfy- siken. Uppbyggnaden leddes av en liten grupp skickliga ingen- jörer och forskare som senare kom att bilda kärnan i synkrotron- Europeiska kontra amerikanska tidskrifter strålningsanläggningen Max-lab. Amerikanska tidskrifter är mest populära, men den redaktionella Guys ambition blev snart att inrikta forskningen inom Lun- fysikersamfundets proceduren funkar bättre i de europeiska. Det anser Anders Kastberg, dagruppen mot de internationella faciliteterna Cern och Desy. engagemang i tidskrifter ordförande i Svenska Fysikersamfundet. Tillsammans med Knud Hansen i Köpenhamn och Endre Lil- lethun i Bergen tog han initiativ till skapandet av ett samarbete Nobelpristagaren Sam Tings L3-experiment. „„ EPL (Europhysics Letters) inom ämnet fysik är de vetenskapliga tid- tycker att den ger högre meritvärde, säger Skapades som en europeisk motvikt till vid den nya proton-protonkollideraren Intersecting Storage Sammanfattningsvis kan sägas att Guy von Dardels verk- skrifterna Physical Review störst och mest Anders Kastberg. Physical Review Letters. Svenska Fy- Rings (ISR) på Cern, nämligen ”Scandinavian ISR Collabora- samhet präglades av ett stort intresse för instrumentering och de prestigefulla att publicera i. Alla ägs de av Tidskrifter värderas ofta med hjälp sikersamfundet (SFS) är en av många tion” som gav en stabil finansiering av verksamheten under flera möjligheter detta gav för nya experiment. Han engagerade med- det amerikanska fysikersamfundet APS. av Journal Impact Factor – en faktor som delägare. år. Samarbetet inleddes med ett mycket framsynt förslag till en arbetare i Lund i byggandet av ett TV-system för optisk utläs- detektor med stor täckning, tyvärr inte antaget av den kommitté ning av gnistkammare, en ultraljudsdriven jet-spruta för att leta Anders Kastberg ser det som ett problem ska säga ungefär hur ofta en genomsnitt- „„ European Physics Journal för europeisk forskning. lig artikel citeras. Och PRL har en mer än Består av flera olika tidningar för olika äm- som valde ut experimenten, ett misstag som antagligen betydde efter fria kvarkar i vätskor, tillverkning av aerogel, ett hastighets- – Det finns risk för monopol, att de tre gånger så hög faktor som EPL. nesområden. SFS har inget ägarintresse, att Cern missade upptäckten av charm-kvarken. ISR fick sin filter för partiklar. Mycket av styrkan inom Lundagruppen fram kan komma att diktera villkoren för eu- – Men Journal Impact Factor är ett men är medlem och har en representant i första stråle 1971, och under en tioårsperiod genomförde den till 90-talet var arbetet inom instrumenteringen, uppbackad av ropeisk forskning. Det stora problemet helt ovetenskapligt mått som har ett yt- styrkommittén. skandinaviska gruppen en rad experiment inriktade på studier mekaniska och elektroniska basresurser. Denna klassiska fysik- av den starka kraften, kvantkromodynamik, och hur kvarkarna profil är numera sällsynt då dataspecialisterna tagit över alltmer. i Europa är att vi har ett så fragmenterat terst begränsat värde. Faktum är att urval- „„ New Journal of Physics manifesteras i skurar av korrelerade partiklar, så kallade jets. Under lång tid var Guy starkt engagerad i att finna klarhet i landskap. Här finns många små tidskrif- sproceduren är noggrannare och bättre i Startades som ett försök att testa open ter som konkurrerar sinsemellan. EPL än i PRL, menar Anders Kastberg. access-konceptet. SFS är medlem vilket Under åren 1975–77 var Guy ordförande i den europeiska halvbrodern Raoul Wallenbergs öde. 1986 startade därför en samling eu- Trots att det redan finns så många innebär att medlemmar i SFS får lite rabatt kommittén för framtida acceleratorer, där planeringen av Cerns Guy von Dardel var medlem av flera lärda sällskap. Han var ropeiska aktörer tidskriften EPL (tidigare tidskrifter startade tyska och brittiska fy- vid publicering. Large Electron-Positron Collider (LEP) startades med målet att en snabbtänkt idespruta, en stimulans för många medarbetare Europhysics Letters) som motvikt till sikersamfundet tillsammans New Journal kollidera 100 GeV-strålar av elektroner och positroner. Han till- samt mån om deras trivsel. Ofta tog han med sina yngre kol- „„ Physica Scripta bringade på 1980-talet en tid i Stanford där han tillsammans legor på utflykter vid Jura-bergen eller i Alperna. Physical Review Letters (PRL). of Physics för tio år sedan som ett expe- Bildades efter en sammanslagning av ett med Nobelpristagaren Burton Richter deltog i mätningen av – Ribban för hur bra ett arbete behö- riment. Det är en open access-tidskrift, antal nordiska tidskrifter. Ägs av Kungliga göran jarlskog ver vara för att komma in i EPL är lika alltså gratis för alla att läsa men det kostar Vetenskapsakademien. SFS har en repre- tau-leptonens livstid. Guy samarbetade även med James Cro- hög som för PRL, men i praktiken skickas å andra sidan för forskarna att publicera. sentant i styrelsen. nin i en ny och tio gånger noggrannare mätning av den neutrala professor i elementarpartikelfysik i lund de bästa arbetena till PRL eftersom folk ingela roos pi-mesonens livstid. Och inför uppstarten av LEP deltog Guy i (guy von dardels efterträdare)

22 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 23 tankeexperiment tankeexperiment Tvillingparadoxen – en kort historik

den som gav scenariot sin nu välkända resonemang om asymmetrin i situatio- beräkning vid handen att Castor – han form med tvillingarna var den franske nen, utan menade att tvillingarna måste som reser – åldras mindre än Pollux. fysikern Paul Langevin. I en artikel år åldras lika mycket. 1911 noterar han det paradoxala i situa- men, kan man fråga sig, hur ska man be- Den berömda tvilling- tionen: Hur kan en tvilling som utför en tvillingparadoxen har även använts i gripa att tvillingarna åldras olika mycket paradoxen är ämnet för rymdresa åldras mindre än sin bror när direkt kritik av relativitetsteorin. Herbert bara för att en av dem genomgår en ac- situationen synes vara symmetrisk? I kraft Dingle, till exempel, argumenterade un- celerationsfas – en fas som dessutom i det här numrets av relativitetsprincipen borde vi väl lika der 50- och 60-talen tämligen aggressivt princip kan göras godtyckligt kort? Det tankeexperiment. I gärna kunna betrakta scenariot utifrån mot teorin, bland annat i tidsskriften Na- ligger nära till hands att tro att det är un- mitten av 1900-talet resenärens perspektiv? ture. På tal om den då sedan länge ved- der denna accelerationsfas allt händer – Langevin förklarar att situationens ertagna uppfattningen om tvillingarna att det är just under accelerationen som användes paradoxen symmetri är skenbar. Den tvilling som skriver han med illa dolt ursinne: tiden går annorlunda. En sådan tolkning i försök att kullkasta reser måste någon gång under färden byta är dock felaktig. Det händer ingenting relativitetsteorin. Det hastighetsriktning för att kunna åter- I know of no other example in the his- speciellt med Castors tid just när han ac- vända. Men att förändra sin hastighet tory of science in which such fantastic pro- celererar. Så hur ska man då förstå bety- händer knappast idag, innebär ett byte av referenssystem. Den positions have been put forward as sober delsen av accelerationen? men missuppfattningar rymdfarande tvillingen måste alltså för att scientific truth. Följande analogi kring den är beskriva situationen använda minst två kan hjälpa. Figuren olika sådana system – ett för bortfärden Dingle vägrar acceptera slutsatsen att till höger föreställer fortfarande vanliga. från jorden och ett för återresan. För att tvillingarna efter resan skulle vara olika två punkter och två beskriva situationen ur den jordbundne gamla. olika kurvor som för- tvillingens perspektiv räcker det däremot Idag används tvillingparadoxen säl- binder dem. Den som med ett enda referenssystem. Så situatio- lan i försök att kullkasta relativitetsteo- promenerar från den nen är inte alls symmetrisk. Relativitets- rin, men missuppfattningar kring den är ena punkten till den principen föreskriver visserligen att den vanliga. För att ta ett exempel: I Tom Tits andra längs den gröna scenariot är väl känt: Castor bestäm- under praktiskt taget hela resan. Så enligt Några år senare, 1911, är han lite mer som färdas med konstant hastighet lika faktamix påstås att tiden visserligen går kurvan går bara rakt mer sig för att göra en lång rymdfärd, Castor är det klockorna hemma på jorden utförlig. Han påpekar nu att vad som gäl- gärna kan betrakta sig som stillastående, långsammare för den som rör sig, men att fram; den som följer medan hans tvillingbror Pollux stannar som är i rörelse, först bortåt och sedan ler för klockan under rymdfärden måste men inte att varje typ av rörelse är lik- denna effekt, i ett tvilling-scenario, skulle den blå kurvan måste kvar på jorden. Först färdas Castor rakt mot honom. Castor drar slutsatsen att det gälla för alla system, oavsett konstitution: värdig med varje annan; det är skillnad kompenseras under resans accelerations- svänga ungefär halv- bort från jorden med konstant fart. Ef- är jordens klockor som går långsammare, mellan att ändra sin hastighet och att inte faser så att tvillingarna trots allt är lika vägs. Är dessa kurvor ter några år vänder han rymdskeppet och och anser därmed att det är Pollux som Were we, for example, to place a living göra det. gamla när de återses! lika långa? – Nej, den styr hemåt. Efter ytterligare några års resa kommer att åldras minst. organism in a box and make it perform the Varken Einstein eller Langevin be- Men den allra vanligaste missupp- blå är längre. Vad är med konstant fart är han hemma igen. När bröderna återses förväntar sig så- same to-and-fro motion as the clock discus- traktar således scenariot som någon fattningen – som man även kan hitta i det som gör den blå Hans bror Pollux hemma på jorden ledes båda att möta en yngre bror – scena- sed above, it would be possible to have this egentlig paradox. För dem är det snarare läroböcker – är att paradoxen inte skulle kurvan längre? – Den är inte rak; den har läst relativitetsteori och vet att en riot verkar leda till en paradox. organism return to its original starting en kuriös tillämpning av teorin. För an- kunna lösas fullständigt inom ramen för innehåller en böj. Aha, om det är böjen klocka i rörelse tickar långsammare än en point after an arbitrarily long flight having dra var slutsatsen mer svårsmält. Den den speciella relativitetsteorin. Denna som gör skillnaden så måste det bety- likadan klocka i vila. Eftersom Castor un- låt oss se lite på historiken bakom detta undergone an arbitrarily small change, franske filosofen Henri Bergson, till ex- teori, påstås det, kan nämligen inte han- da att den blå kurvan är längre i böjen! der sin resa hela tiden har rört sig i förhål- berömda tankeexperiment – hur det upp- while identically constituted organisms that empel, kunde inte acceptera att olika lång tera accelererad rörelse. Det är visserligen – Nej, kurvan är längre för att den har en lande till Pollux – först bortåt och sedan stod och i vilka syften det har använts. remained at rest at the point of origin have tid skulle kunna förflyta beroende på hur sant att icke-accelererad rörelse intar en böj, men den är inte längre just i böjen. tillbaka – måste det således ha förflutit en Redan i artikeln från 1905, där Ein- long since given way to new generations. man rör sig. särställning inom teorin (på så vis att det Det förhåller sig på motsvarande sätt kortare tid för honom än för Pollux själv. stein först lägger fram den speciella rela- Enligt Bergson var tidsdilatationsef- enbart är rörelse med konstant hastighet med tvillingarna. Tiden som förflyter för Pollux förväntar sig alltså att hans bror tivitetsteorin, noterar han att en klocka Einstein konstaterar också att om den fekten snarast att betrakta som ett slags som är relativ). Men ur detta följer inte Castor under hans resa är mindre än mot- vid återkomsten ska vara yngre än han som skickas iväg på en tur och retur-resa i resande “organismen” färdas med en fart synvilla, orsakad av olika observatörers att accelererad rörelse inte skulle kunna svarande tid för Pollux. Detta beror på att själv. rymden kommer att registrera en mindre nära ljusets, så kommer hela resan, enligt skiljda perspektiv. Som sådan kunde den hanteras. Det kan den. han accelererar, men det betyder inte att Men även Castor har studerat relati- tidsåtgång för hela resan än klockor som den själv, inte vara längre än ett ögon- omöjligen leda till några mätbara effekter. Inom den speciella relativitetsteorin tiden går annorlunda just när han acce- vitetsteori. Han vet att han – likaväl som förblivit på jorden. Han gör ingen stor blick. Tidsdilatationseffekten kan näm- Så snart tvillingarna återförenades skulle är det möjligt att beräkna hur lång tid lererar. Pollux – kan betrakta sig själv som stilla- poäng av saken, utan konstaterar bara att ligen i princip bli hur stor som helst om deras perspektiv åter sammanfalla och de som förflyter för varje observatör, oavsett stående, åtminstone så länge han färdas detta är en direkt följd av en ny effekt han farten är tillräckligt nära ljushastigheten. måste då vara eniga om vilken tid som om och hur dennes hastighet varierar. I sören holst med konstant hastighet, vilket han ju gör funnit: tidsdilatationen. förflutit. Bergson godtog inte Langevins scenariot med tvillingarna ger en sådan

24 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 fysikaktuellt nr 4 • december 2009 25 fysikaliska leksaker Matematik 4000 Mormors kaffekopp Detta mekanikexperiment är så överraskande och icke-intuitivt att det med framgång kan användas som underhållning för en publik. Jag har faktiskt spårat tricket till en tidskrift för Matematik för alla: trollkonstnärer från år 1926. för att utföra experimentet behöver du: upphör rörelsen. Koppen blir till allas förvåning hängande ovan- • En kaffekopp (massa M) för golvet, se figur 2. Friktionen på snöret växer ju exponentiellt som funktion av antalet varv, så koppen sitter ordentligt fast. • Ett snöre (längd r) – variation Variera gärna parametrarna M, m och r och studera effekten av • En liten vikt, till exempel en mutter (massa m) detta. • En trästav – den får inte vara alltför glatt, då en viss friktion Uppenbarligen omvandlas systemets lägesenergi till viss del behövs för fenomenet. Trästaven kan ersättas av ditt finger. till den lilla viktens rotationsenergi. Konservering av rörelse- – kommunikation mängdsmomentet, L = m r v, är också uppenbar. När snörläng- Parametrarna är inte kritiska. Som vägledning kan jag dock den r minskar ökar rotationshastigheten v motsvarande. nämna att min kopp väger 20 gram, vikten (en mutter) väger Försöket är en utvidgning av ”Atwoods maskin”, som ofta 4 gram och snöret har en längd av 1,3 meter. används i mekanikundervisningen. Då är vinkeln q = 0°, vil- – trygghet! ket resulterar i ett en-dimensionellt problem, som lätt löses Gör så här: med Newtons andra ekvation. I vårt fall är dock q ≈ 90° vilket 1. Bind fast snörets ena ände i kaffekoppen och den andra än- komplicerar situationen avsevärt. Problemet löses lättast genom den i den lilla vikten. användning av Lagrange-Hamilton metoden, vilket resulterar i Matematik 4000 bygger på ett väl beprövat och inarbetat läro- två kopplade, olinjära differentialekvationer för r respektive q. medel som nu har gjorts än mer fl exibelt, inte minst tack vare de 2. Håll i den lilla vikten och låt snöret hänga över fingret eller en trästav, se figur 1. Ekvationssystemet har ingen analytisk lösning utan måste lösas nya Aktiviteterna: Upptäck, Undersök, Diskutera och Laborera. numeriskt, vilket idag dock är enkelt med existerande program- 3. Släpp nu vikten. paket. I figur 3 ser vi resultatet för M/m = 50. Blå bok är främst avsedd för NV/TE och Grön bok för SP/ES samt komvux. Röd bok är speciellt framtagen för yrkesprogrammen, Vikten snurrar allt fortare runt staven och efter kanske fem varv per-olof nilsson alternativt de elever som inte ska fortsätta med kurs C. Figur 3 Eftersom läromedlet är fl exibelt går det bra att låta samman- Figur 1 sättningen av den aktuella elevgruppen styra valet av bok.

Parallella böcker i Kurs C - Blå och Grön – ger utökade val- möjligheter eftersom de kan användas i en och samma klass.

Till Matematik 4000 utvecklas också specialanpassade digitala verktyg för interaktiv skrivtavla, IST. Se demo på www.framtidenslarande.se Figur 2

MATEMATIK 4000 INNEHÅLLER: Kurs A Röd, Kurs B Röd Kurs A Grön, Kurs B Grön, Kurs C Grön Kurs A Röd & Grön Lärarhandledning Kurs A Blå, Kurs B Blå, Kurs A&B Blå Kurs C Blå, Kurs D Blå, Kurs C&D Blå samt Kurs E Blå.

Läs mer om differentialekvationerna i A. R. Marlow, Am. J. Phys. 59, 951 (1991) Natur & Kultur Telefon 08-453 85 00, Fax 08-453 85 20 [email protected] www.nok.se fysikaktuellt nr 4 • december 2009 27

NoK_Ma4000_Fysikaktuellt.indd 1 09-07-01 16.40.31 Svenska Fysikersamfundet Fysiska institutionen Uppsala universitet Box 530, 751 21 Uppsala E-post: [email protected] Lasers & Photonics Lasers Systems & Accessories CO2 - DPSS - YAG/YLF- Ultrafast - Fiber laser Coherent, Quantel, SPI Lasers, APE Berlin

Flow and Particle Diagnostics, Atom Force Microscopy/SPM PIV - LVD/PDPA - V3V Agilent, TSI

Optics, Optical Components & Assemblies

Lenses - Mirrors - Filters - Windows - Mounts CVI - Melles, Chroma, LINOS, Aerotech, Luminit

Spectral Analysis, Imaging, Photometry

Spectrographs - Monochromators - CCD/CMOS - InGaAs arrays Princeton Instruments, Ocean Optics, QImaging, Molecular Devices, Photometrics, Ophir www.bfioptilas.se

BFi OPTiLAS AB, Box 1335, SE- 751 43 Uppsala, Sweden tel +46 18 56 58 30, info.se@bfioptilas.com