Partikelkollisioner i LHC!

Det är lite svårt att komma åt att vara dagsaktuell här på bloggen tycker jag, med barn och allt annat som ska göras hinner jag inte med. Igår rapporterades i alla fall de första partikelkollisionerna i LHC, som rapporterades till exemepel i DN. Jag bjöd in Arnaud Ferrari från Uppsala universitet att skriva några rader om saken. Här kommer hans gästinlägg.

I fredags lyckades forskarna vid CERN i Geneve få en protonstråle gå ett varv runt LHC (Large Hadron Collider). Acceleratorn startades igen några dagar tidigare, efter ett års reparationer. Bara nio dagar efter att LHC invigdes i september 2008 var det en elektrisk kortslutning mellan supraledande magneter, som orsakade ett läckage av helium i vakuumröret och därmed en stor olycka.

Under helgen har LHC-forskare jobbat hårt för att få stabila strålar i acceleratorn och redan i måndags morgon hade man två circulerande protonstrålar i LHC. Strax efter 14-tiden stod det också klart att man hade lyckats få dessa strålar att krocka med varandra i detektorerna ATLAS och CMS, och lite senare i ALICE och LHCb. Då var LHC inte längre bara en accelerator, utan också en kolliderare. Detta anses som en stor framgång, men det finns mycket arbete kvar innan verkliga experiment kan börja genomföras i början av nästa år. Fram tills dess kommer forskarna att arbeta på att öka energin i själva kollisionen. Idag körs LHC på 900 GeV och borde nå 2.4 TeV innan slutet av 2009 och därmed nå den högsta kollisionsenergin någonsin. (Tevatron i Chicago körs med en energi på 1.96 TeV).

Det skrevs en del om LHC i medierna de sista dagarna och tyvärr måste man konstatera att man om och om igen nämner farhågorna att LHC skulle skapa svarta hål som skulle leda till jordens undergång istället för att beskriva vilka stor insatser för vetenskapen den kommer att göra. Det handlar om sökandet efter Higgs-bosonen (som ger andra partiklar deras massa), supersymmetriska partiklar (som kan få teorin att bli stabil även vid högre energi och som dessutom är en kandidat till universums mörka materia), extra dimensioner, osv.

Nej, jorden kommer inte att gå under — och vi har mycket spännande fysik att se fram emot med LHC!

---

Liten fotnot om energierna i LHC:

En elektronvolt (eV) är den rörelseenergi som en elektron får när den faller genom en potentialskillnad på en volt. Det är en väldigt liten acceleration, och i en partikelaccelerator arbetar man förstås med många gånger dessa energier. En GeV (gigaelektronvolt) är en miljard elektronvolt, en TeV är 10^12 elektronvolt. Partiklar från rymden, kosmisk strålning alltså, kan ha energier upp till många tusen TeV även om det är rätt ovanligt. En mygga som väger 0.04 gram och som flyger med hastigheten 1 m/s har en rörelseenergi på ungefär två hundradels millijoule, vilket är ungefär 100 TeV (rätta mig om jag har fel, jag gjorde det här rätt hastigt). Det kan tyckas oväntat, eftersom man talar om att energierna i LHC är så enorma och man är van att tänka på en kollision med en mygga som ganska harmlös — skillnaden är energitätheten i kollisionerna när all den här energin är koncentrerad till ett par protoner i stället för en mygga som består av enorma antal atomer som var och en innehåller protoner.

Hur mycket stjärnstoft har du i din kropp?

Det var väl Carl Sagan som spred tanken att vi består av atomer från döda stjärnor — av stjärnstoft — till de breda massorna. Han var bra på sådant, Carl Sagan.

Ganska nyligen nämnde jag litiumproblemet, och hur vi trots att vi kan räkna ganska noggrannt på hur mycket väte och helium som bildades i big bang fortfarande har lite problem att förstå mängden litium. Väte, helium och litium är som bekant de lättaste grundämnena. Nästan alla atomkärnor av andra grundämnen har förstås bildats i stjärnor eller stjärnors dödsryckningar. Allt syre och allt kol vi består av, allt kisel och alla metaller som bygger upp vår rätt så fasta planet.

Det är en rätt svindlande tanke, en sån där som sätter saker i perspektiv. Ganska romantiskt, om man kan tänka sig att uttrycka det så.

Jag läste för något år sedan den trots allt rätt bra romanen Dark Matter av Rodman Philbrick (jag läser alla berättelser som innehåller mörk materia). Det är en deckare om astronomer. Där funkar det här stjärnstoftsperspektivet även som raggningsknep:

”You know what did it?” Fiona says. ”What made me want to sleep with him? He said the stars were inside us. That most of the molecules inside our bodies come from stars.”

Jag är osäker på hur bra det här funkar i verkligheten. Om någon försökte det på mig skulle jag bara skratta, alternativt bli irriterad på att någon skulle tro att det var något nytt. Fast alla är nog inte så bekanta med tanken.

Idag fick jag ett antal sökträffar från folk som letar efter information om detta: ”människan består av stjärnstoft”, ”vi är stjärnstoft”. Någon skoluppgift eller så? Jag vet inte, men det påminde mig om det här inlägget från Physics and Physicists, som refererar (eller snarare citerar) den här postern från American Physical Society. Följ länken för att se detaljerna, men slutsatsen är i alla fall att 93 procent av en människas massa består av atomer från döda stjärnor.

Vi är 93% stjärnstoft.

---

Inom en snar framtid ska jag lägga upp en liten förklaring av hur de lätta atomkärnorna bildades i big bang, och kanske också något om stjärnorna.

Det har väl heller inte undgått någon att LHC har stråle igen, det har ju stått i alla tidningar. Se till exempel US LHC Blogs för detaljer. Jag har bjudit in någon som jobbar med ett CERN-experiment för att skriva ett gästinlägg här, förhoppningsvis kommer det i veckan.

Forskare är vanliga människor! (Intervju med astronom)

Via Populär astronomi hittade jag den här intervjun med astronomen Carina Persson. Det är en väldigt bra text, som handlar en del om hur det är att forska och hur man blir forskare. Det handlar också om en lite annorlunda karriär, för Carina hade redan fyra barn när hon började läsa fysik på universitetet. Det går, men jag kan tänka mig att det var jobbigt. Väldigt motiverande att läsa om sånt, jag blir inspirerad att anstränga mig själv lite mer för att syssla med fysik och inte glömma bort allting nu under mammaledigheten. (Barnen går först just nu, men jag vill ju ha mina intressen kvar!)

Det var särskilt några citat jag fastnade för.

Jag hade aldrig träffat en forskare. Jag trodde att forskare var genier och inte vanligt folk som jag, säger Carina Persson.

Jo, där ser man! Det står också att hon tyckte att fysiken var obegriplig på högstadiet, och därför valde hon inte att läsa mer sånt. Det är inte första gången jag har hört att folk tycker hemskt illa om ett skolämne men sedan blir intresserade på egen hand. Är det så att just fysik är särskilt hårt drabbat av detta? Eller är det bara att somliga har otur med sina lärare? Jag undrar alltså ifall det är ämnet i sig som är svårt att lära ut i skolan, eller om det bara handlar om olyckliga omständigheter. Förmodligen är det en kombination.

För så här säger Carina längre fram i intervjun, om hur det var när hon börjat läsa för att bli lärare:

Jag insåg att jag både kunde förstå och klara av fysik, och att det faktiskt var spännande.

Jo!

Hennes beskrivining av forskning är också bra:

Att forska är mer spännande än jag någonsin hade kunnat föreställa mig. Det är både jättekul och jättejobbigt. Periodvis känns det som om man sitter fast, men sen förstår man plötsligt något nytt och då blir det fantastiskt roligt igen.

Det är skönt att hon faktiskt säger att det kan vara jobbigt. Ofta hör man forskare tala om hur de älskar det de gör och de säger ingenting om att det inte är lika kul varje dag.

Fast det är ändå ganska milt, inget om hur ångestskapande de där stillastående perioderna kan vara, och hur deppig en doktorand kan känna sig. Alla har det förstås inte så heller, för en del verkar det vara en mer slät och jämn färd till doktorsexamen — men jag tror att doktorander mycket oftare mår dåligt än man hör talas om.

Men så är det ju också sant det där med att det är jättekul och väldigt spännande. Tillräckligt för att det ska vara värt att ta sig igenom de där mindre skojiga bitarna.

Ännu mer om antimateria: cancerterapi och raketbränsle

Detta är tredje och sista delen i min lilla serie om antimateria i verkligheten, inspirerad bland annat av saker som Dan Brown skrev i sin roman Angels & Demons, och sånt som folk ibland undrar över efter att ha läst boken eller sett filmen. Här finns del ett om vad antimateria är för något och del två om antiatomer och om energi från antimateria. Den här gången handlar det om vad man faktiskt kan använda antimateria till, både vedertagen teknik och lite vildare ideer.

Medicinska tillämpningar

En typ av antimateriateknologi som funnits rätt länge är en medicinsk avbildningsteknik som kallas PET, Positron Emission Tomography. Det fungerar så att man injicerar en radioaktiv isotop som sänder ut positroner. Positronerna annihilerar med elektroner i vävnaden och sänder ut två fotoner som lämnar kroppen i rakt motsatta riktningar. När man fångar upp denna signal i detektorer omkring patienten är det en fråga om enkel geometri att se precis var reaktionen ägde rum och alltså var det injicerade ämnet ansamlas.

Något som fortfarande ligger i framtiden, men som verkar väldigt lovande, är att använda antiprotoner för cancerterapi. Protoner är relativt tunga laddade partiklar och väldigt bra att bestråla tumörer med eftersom de bromsas upp på ett sätt som gör att man kan få maximal effekt på tumören medan man minimerar skadorna på vävnader runtomkring. Antiprotoner fungerar på samma sätt, men eftersom de annihilerar när de bromsats upp kan de avge mångdubbelt mer energi i en väl avgränsad volym. Man skulle behöva använda mycket färre antiprotoner än protoner för att förstöra en tumör.

Det här är en teknologi man hoppas mycket på av flera orsaker. Faktum är att utveckling av antiprotonterapi skulle pumpa in pengar i antimateriaforskningen och göra det möjligt att utveckla apparatur och tekniskt kunnande som skulle behövas för att göra häftigare och mer avlägsna saker. Som att driva rymdskepp.

Raketer!

Just det. Det har faktiskt gjorts en hel del tänkade vad gäller möjligheter att använda antimateria för att driva rymdfarkoster. Även om forskning och utveckling på området fortsätter ligger den här teknologin fortfarande kanske femtio år fram i tiden (sådana här saker ligger alltid femtio år i framtiden, tänk på fusionskraft), men principerna är fullt utarbetade.

Fördelen med att använda antimateria i stället för konventionella kemiska bränslen är att man skulle kunna komma mycket längre utan att behöva dra med sig mer massa i större bränsletankar. Det skulle då bli möjligt att skicka aktiva rymdsonder, som har en motor och kan manövrera och inte bara driva fram, ut till heliopausen och Oort-molnet eller ännu längre. Om teknologin sedan finns där kan man förstås tänka sig bemannade farkoster också.

Konceptet är att använda den energi som frigörs i annihilation av antimateria för att hetta upp reaktionsmassa i form av vanlig materia, som sedan kan slungas ut genom en raketdysa på vanligt sätt. Ett förslag till första generationens antimateriamotor är en cylinder av Wolfram, med ett hål genom centrum där man låter antiväte annihilera med väte. Annihilationsprodukterna hettar upp cylindern, som innehåller kanaler där man låter ytterligare väte passera och hettas upp, för att slungas ut i den bakre änden. Hastigheten hos reaktionsmassan begränsas här av smältpunkten för Wolfram.

En lite mer avancerad konstruktion skulle vara att låta annihilationerna ske i ett magnetfält där man kan styra de laddade pioner som bildas. De laddade pionerna bär med sig 60% av energin och kan i sig själva fungera som reaktionsmaterial. De kan även användas för att hetta upp ytterligare materia i ett andra steg. De neutrala pionerna som också bildas sönderfaller snabbt till fotoner med hög energi, och skulle tillsammans med fotonerna från positron-elektronannihilationen absorberas av något skärmande material. Överskottsvärmen kunde sedan användas för att driva en del av de omkringliggande systemen.

Reaktionsmassan består alltid av vanlig materia, och det är den som kommer att ta upp det mesta av bränsletanken. Man kan sedan komma långt eller kort på ungefär samma mängd beroende på hur mycket man hettar upp gasen, alltså hur snabbt den slungas ut.

Problemen som behöver lösas innan det här kan bli verklighet är uppenbara. Eftersom det är besvärligt att lagra stora mängder laddade partiklar behöver man framställa antiatomer och lära sig kyla och lagra dem, helst i kompakt form som Bose-Einstein-kondensat eller åtminstone väteis. Dessutom behöver man ett effektivare sätt att framställa antiprotoner. Man kommer att behöva antiväte i storleksordningar som närmar sig gram, bara till att börja med. Det är enorma mängder, när man räknar antal atomer!

När vi väl löst de här problemen är det bara att sätta igång att bygga Enterprise och bege oss ut i universum.

Några länkar för den som vill läsa vidare

• Wikipedias sida om PET-teknik med bilder och figurer (på engelska).
• Texter från Forskning och Framsteg om antimateria
• En artikel från Scientific American, om vad antimateria är (på engelska).

---

Jag har nu också placerat denna blogg i Uppsala på bloggkartan.se. Bara för att, liksom.

Fysikblogg: Built on Facts

Det var länge sedan jag rekommenderade en fysikblogg, så nu tänker jag ta och presentera en av mina verkliga favoriter. Jag skulle önska att min blogg kan bli lite mer som Built on Facts av fysikdoktoranden Matt Springer.

Detta är en blogg som är inriktad mest på att diskutera fysik som inte nödvändigtvis är ny, men som är rolig och intressant. Det handlar ofta om problem i stil med dem man kan stöta på på grundutbildningen på universitetet, och han skäms inte för att använda matematik och formler. Det sägs ofta att formler skrämmer bort många läsare (det handlar väl om populärvetenskap som riktar sig till en allmänhet som knappt fått någon naturvetenskaplig utbildning), men någon ska ju skriva för dem som inte skräms av sånt också. Många inlägg är rätt lättsamma, en del mer djuplodande, men alla är välskrivna.

Jag ska ge några exempel från de senaste månaderna.

Rätt nyligen förklarades det här med fysiken bakom hur en bok roterar om man kastar den, alltså lite kort om principalaxlar och tröghetsmoment, och Euler-vinklarna får vara med på ett hörn. I ett annat inlägg berättar Matt att vatten faktiskt är lite blått, det är inte bara reflektionen av himlen. Han använder en en cirkusartist från cirka 1900 som exempel på cirkelrörelse och hur det funkar att köra en loop på cykel. Och så blev han inspirerad av samma artikel som jag om solens analemma, men tog det som utgångspunkt för att skriva om pirater och att navigera på havet.

Det är sakligt och precist, men aldrig torrt. Jag tycker verkligen att Matt har perfekt ton för att skriva om fysik som inte är nyheter från forskningsfronten, och peka ut roliga saker som jag inte har tänkt på sen jag pluggade.

Den här sortens saker hade ju för övrigt varit perfekt brevidläsning under grundutbildningen, kan jag inte låta bli att tänka. Jag har märkt att det mesta blir lättare och hanterligare om man är lite lätt bekant med det innan. Sådant som är fullständigt nytt ger lätt överbelastning på hjärnan när jag försöker lära mig massor av nya begrepp på en gång. Tänk om jag hade sett det här med principalaxlar, på det viset Matt presenterar det ungefär, innan jag läste klassisk mekanik. Till exempel. Det hade nog varit till hjälp och inspiration.

För att jobba med fysik behöver man en del matematik. På Built on Facts kan man följa serien Sunday Function där Matt kåserar kring en matematisk funktion och vad man använder den till. Det finns förstås en del mattetunga inlägg som inte är söndagsfunktioner, som till exempel den här lösningen av en konturintegral han nyss demonstrerade. (För mig är sådana starkt förknippade med relativistisk kvantmekanik, för det är det enda ställe jag stött på dem. Eftersom jag inte läst komplex analys framstod det där med konturintegraler som väldigt mystiskt. Bara en parantes.)

Även om det mesta inte har med den yttersta forskningsfronten att göra skriver Matt faktiskt också lite om saker som relaterar till hans egen forskning, till exempel inlägget Horses, Lasers, and Interferometric Autocorrelation. Det handlar om att registrera saker som händer fort, under korta tidsintervall. Han börjar med exemplet hur man lärde sig förstå hästars gångarter först när man hade kameror som kunde ta bilder så att man kunde studera förloppet. Så går han vidare till gränsen för de allra kortaste optiska pulser vi kan producera och mäta.

Built on Facts är alltså en väldigt matig blogg, som lyckas ta upp roliga och intressanta saker och som handlar om fysik nästan hela tiden.

Av vad jag har läst om vad som får folk att välja att prenumerera på vissa bloggar men inte andra, så är en anledning till att folk slutar läsa en blogg ofta att det skrivs för mycket där, postas för ofta så att man inte hänger med. Jag försöker ha inställningen att hantera det som dagstidningen: när jag kollar igenom de flöden jag prenumererar på tittar jag först bara på rubrikerna och skummar lite i början. Jag väljer några få inlägg som jag öppnar i egna flikar i webbläsaren och läser ordentligt. Det går helt enkelt inte att läsa allt, men jag vill gärna hänga med och inte missa vad som händer och därför prenumererar jag på rätt mycket.

Problemet är att det finns såna bloggar som Built on Facts, där jag vill läsa vartenda inlägg riktigt noga. Och Matt Springer uppdaterar i princip varje dag. Det är väldigt lätt att jag lagrar upp en stor mängd inlägg som jag väntar med, i förhoppning att jag ska ta mig tid att sitta och läsa ordentligt. Så kan det gå.

Sammanfattningsvis tror jag att det här är en blogg som passar intresserade gymnasister, folk som pluggar fysik på grundutbildningen eller som är intresserade men inte tillräckligt för att läsa vidare, gymnasielärare och andra som undervisar i fysik, och så såna som jag som gillar att bli påmind om fysik jag inte tänkt på sen ett tag. Dessutom tror jag att det finns en del att lära av Matt Springers stil. Som sagt, han har en perfekt ton och introducerar begrepp på ett bra och begripligt sätt.

Mer om antimateria: atomer och explosioner

Jag har visst blivit lite dålig på att följa upp på vad jag påbörjar här. Nu kommer i alla fall del två av min lilla miniserie om antimateria. Del 1: Antimateria i verkligheten.

Så här ser antimateria bara ut på film.

Det mest spektakulära med antimateria är förstås att den förintas när den kommer i kontakt med vanlig materia. Processen kallas på fackspråk för annihilation. Hela massan hos den förintade partikeln och antipartikeln omvandlas då till strålning, ”ren energi” som det lite flummigt brukar heta.

Strålningen ser lite olika ut beroende på vilken antipartikel som var involverad. Om det är en positron och en elektron som annihilerar blir resultatet två fotoner (ljuspartiklar), vardera med en energi som motsvarar elektronens massa enligt världens mest kända ekvation: E=mc². En antiproton annihilerar på ett mer invecklat vis, ofta till en uppsättning partiklar som kallas pioner.

När man producerar och hanterar antimateria måste man alltså se till att ha bra vakuum, för varenda luftmolekyl som är i vägen bidrar till att förstöra experimentet.

2002 fick ATHENA-experimentet vid CERN, det stora acceleratorlaboratoriet i Geneve, stor uppmärksamhet när man meddelade att man lyckats producera stora mängder kallt antiväte, alltså antiatomer av väte med låga hastigheter. CERN har en lång historia av experiment med antiprotoner, och sedan 70-talet har man även producerat tyngre antiatomkärnor. Vill man kombinera dem med positroner till neutrala antiatomer är problemet att partiklarna produceras vid höga energier och därför rör sig så fort att de inte kan bindas till varandra.

Man kan kyla dem till exempel genom att låta dem passera genom en bit aluminium. Om den är lagom tjock kommer många antiprotoner att hinna passera igenom den utan att annihileras. Atomer består mest av tomrum, och en antipartikel måste passera genom många atomer för att det ska bli stor sannolikhet att den faktiskt kolliderar med en partikel. Däremot är atomer fulla av elektriska fält som antiprotonen kan växelverka med och så tappa rörelseenergi.

Antiprotoner som rör sig långsamt kombineras sedan med positroner i ett magnetfält som ser till att hålla partiklarna borta från apparatens väggar. De växelverkar där med varandras fält och tappar ännu mer energi, ända tills de är svala nog att kombinera till atomer. Antiatomerna har ju ingen nettoladdning, och därför hålls de inte instängda av magnetfältet längre utan läcker ut och annihileras så fort de stöter på en vanlig atom. Resterna från annihilationen fångas upp i detektorer, och det är så man ser att man producerat antiatomer. När man väl har observerat dem finns de inte längre.

Tekniken att fånga upp och lagra antiatomerna finns ännu inte, men håller på att utvecklas. En väteatom är visserligen elektriskt neutral, men den har ett magnetiskt moment som man kan använda för att hålla den i ett magnetfält. På något sätt måste man då få ut atomerna ur den magnetiska fälla som är avpassad för laddade partiklar och in i en av en typ som passar atomer. Om några år kan man nog klara det också.

Energi

För att nu knyta tillbaka till Dan Brown (och den där filmen det varit så mycket tal om — Angels and Demons alltså, byggd på hans bok) tänkte jag diskutera det där med antimateria som energikälla.

När vi nu kan tillverka antimateria och kanske snart till och med hantera och lagra antiatomer är det nära till hands att fråga sig om man inte kan använda det till en massa häftiga saker. Annihilation av antimateria är ju ett sätt att få ut all energi som är bunden i massa — kan inte antimateria fungera som en sorts väldigt effektivt och kompakt ”bränsle”?

Haken med detta är att vi inte har någon naturlig källa till större mängder antimateria. Positroner sänds ut i vissa typer av radioaktivt sönderfall, men att fånga upp dem för att utvinna energin i deras massa lönar sig sämre än andra sätt att använda de radioaktiva ämnena. Antipartiklar av många slag bildas också när kosmisk strålning faller in mot atmosfären, men av uppenbara skäl är det lite svårt att samla in dem.

Vi är alltså hänvisade till antimateria vi kan tillverka i laboratoriet, där partiklar och antipartiklar produceras genom att kollidera till exempel protoner vid enorma energier. Den massa som finns i antipartiklarna kommer inte ur intet, utan är bara en liten del av den energi vi pumpar in. Man kan aldrig få ut mer energi än man stoppar in, vilket borde vara bekant för var och en, och produktion av antimateria är ungefär det minst effektiva sättet att lagra energi man kan tänka sig. Då har vi inte ens börjat fundera på alla andra praktiska problem med att lagra och frakta det hela.

På nätet förekommer ett rykte om att kometer skulle bestå av antimateria, som man skulle kunna utvinna och så lösa världens energiproblem. Naturligtvis är det en helt ogrundad uppfattning. Visserligen är det en gåta hur det kommer sig att det inte bildades lika mycket materia och antimateria i Big Bang, men det verkar ändå vara så att världen är osymmetrisk och nu består av den ena sorten. Om vissa delar av universum bestod av antimateria skulle det finnas gränsområden som man skulle se tydlig annihilationsstrålning ifrån.

Alltså har vi inte någon lösning på världens energiproblem här.

Det här var ju kanske lite nedslående, men det visar sig som vi ska se att det finns andra områden där vi faktiskt kan ha nytta av antimaterian. Mer om det snart (och det ska inte ta en månad att åstadkomma nästa inlägg om detta!).

Mörk materia, big bang och litiumproblemet

Oktobernumret av New Journal of Physics har fokus på mörk materia och partikelfysik (rödmärkta artiklar en bit ner i innehållsförteckningen — allt finns online). Det är ju mitt fält, och det är en massa saker som skulle vara både roligt och intressant att läsa, så det ska jag väl försöka komma åt att göra.

Där finns bland annat den här översiktsartikeln om kärnsyntes i big bang och hur den hänger ihop med mörk materia. Jag läste på NEQNET-bloggen om ett problem som diskuteras i den artikeln, nämligen att det verkar finnas för lite litium i universum.

De vanliga beräkningarna man gör för big bang-kärnsyntes brukar tas upp när man talar om mörk materia, eftersom proportionerna av de lätta isotoper som bildades har ett samband med den totala materiatätheten. Man kan sen jämföra med observationer av hur mycket väte och helium universum faktiskt innehåller, och sluta sig till hur mycket vanlig materia, i form av atomer, som universum innehåller. Resten av den materia som finns är då förmodligen det vi kallar mörk materia. (Kolla till exempel här för att se en graf över sambandet.)

Allt det här passar ihop väldigt väl, förutom att andelen litium som bildades verkar vara för liten jämfört med standardberäkningen. Den ursprungliga litiummängden observeras genom att titta på första generationens stjärnor. Frågan är då om det här är ett astrofysikaliskt problem som har att göra med vad som händer med litium i stjärnor, eller om det är ett kosmologiskt problem där något annat händer i kärnsyntesen i big bang som man inte tagit hänsyn till i beräkningarna. Intressant här är att det finns supersymmetriska scenarier där närvaron av supersymmetriska partiklar leder till precis ett sånt här underskott av litium. Om den mörka materian består av det lättaste slaget av supersymmetrisk partikel (som man ofta antar) skulle mängden litium-7 alltså stämma med teorin. Det är ju onekligen lite intressant.

Nivå på denna blogg (lite meta)

Nu har jag bloggat här ett tag, och tycker att jag fått upp farten litegrann. Nu ska jag bara ha läsare också Det är ju jättekul när det kan bli lite diskussion, och jag lär mig oerhört mycket på sånt. När jag skrev om galaxrotation och mörk materia (innan jag startade Stjärnstoft och kugghjul) blev det en hel konversation i kommentarerna, om hur egentligen galaxers spiralarmar uppstår. Väldigt intressant och kul, sånt som tvingar mig att tänka en tanke till slut (eller i alla fall grunna vidare en bit).

Jag startade en separat fysikblogg när jag ville satsa på att skriva mer om sånt här, för att göra det lite lättare för folk som kanske mest bara är intresserade av fysiken och inte boknörderiet som jag oftast skriver om på Landet Annien.

Jag hoppas lite att det så småningom ska kunna finnas material här som till exempel kan vara kul för fysiklärare och för folk som läser populärvetenskapliga tidskrifter, men även för såna som jobbar med forskning själva. Eftersom jag inte vill nischa mig alltför mycket, och kanske skriver för lite olika målgrupper i olika inlägg, så märker jag inläggen med ”nivå”. Jag tänkte att nivån skulle ange ungefär hur mycket förkunskaper jag förutsätter hos de tilltänkta läsarna för att man ska kunna välja bara dem som passar en själv (eller åtminstone vara förvarnad om svårighetsgraden, sen kan man förstås läsa alla inlägg ändå om man vill).

Här är de nivåer jag tänkt mig:

1. allmän, förutsätter bara nyfikenhet
2. grundläggande, förutsätter att man vet ungefär så mycket som man (förhoppningsvis) lärde sig på grundskolan
3. gymnasiet, förutsätter gymnasiekunskap i fysik och kanske matte
4. intresserad, för läsare som är rätt insatta, läser mycket populärvetenskap och har sånt här som aktivt intresse
5. högskola, läsare som pluggar eller jobbar med fysik

Jag har inte skrivit något på nivå 4 eller 5 ännu, men de övriga kan man sortera fram genom att välja dem under ”Kategorier” här till vänster.

Funkar detta? Några synpunkter?

Nobelpriset och så

Jag har varit väldigt upptagen de senaste dagarna, så det här med Nobelprisen är ju gamla nyheter redan. Eftersom jag nu har en fysikblogg känns det som om jag åtminstone måste nämna årets nobelpris i fysik. Jag tänker dock inte skriva så mycket om det — många har redan gjort det, och väldigt bra. Jag tänkte bara kommentera att jag minns hur jag en gång i tiden satt och försökte förstå CCD-teknik och beskriva det för mitt specialarbete i gymnasiet.

Jag gjorde mitt specialarbete i fysik, om instrumenteringen på den svenska forskningssatelliten Freja (jag har ju alltid gillat detektorer). Den hade en kamera för att avbilda norrsken. Jag tyckte att det var rätt smart, men svårt att förstå så där som jag ville begripa. Jag ville ju kunna förklara det på nivån av den underliggande fysiken, och det var ärligt talat omöjligt med bara gymnasiefysiken och den tekniska informationen från forskarna som använde instrumenten. Det var så mycket svårare att söka information på den tiden också. I stället satt jag och lusläste samma stycke om och om igen, och ritade små figurer. Till slut skrev jag bara något allmänt. Det var också första gången jag stötte på ordet ”pixel”! (Är 15 år verkligen så lång tid?)

Om man bara bryr sig om den allmänna principen är det ändå inte så jättesvårt att förstå hur CCD funkar, och det är ju kul med ett Nobelpris som folk kanske kan prata om och inte bara få den där tomma blicken man alltför ofta möter när man nämner något som har med fysik att göra.

Man kan till exempel läsa den officiella informationen, författad av Kungliga Vetenskapsakademien.

Bloggare har förstås också sagt sitt. Vetenskapsnytt, lite kåserande, Under lagerbladet med figurer och lite mer tekniskt.

Och så har vi tidningar och tidskrifter, till exempel Naturvetaren och DN, fast där handlar det mer om forskarna än om själva fysiken.

Bland fysikbloggare på engelska vill jag särskilt peka ut Cosmic Variance, där Sean skriver om Practicality and the Universe, där han beskriver hur båda nobelpristeknikerna (optiska fibrer och CCD) användes för den stora kartläggningen av galaxer i Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Det här är faktiskt vagt relaterat till den forskning jag själv har sysslat med. Den här kartläggningen har varit väldigt viktig för förståelsen av den storskaliga strukturen i universum, hur galaxer klumpar ihop sig nära varandra. Det i sin tur har lett till att man kan göra simuleringar och räkna ut sådant som hur universums mörka materia beter sig. Bland annat genom detta vet vi att den mörka materian är sval, det vill säga att den består av partiklar som inte rör sig så väldigt snabbt. Det i sin tur säger en del om vilken sorts partiklar det kan vara — neutriner duger till exempel inte, de är så lätta att de rör sig nära ljusets hastighet och därför inte skulle kunna medverka till att bilda och hålla ihop de strukturer vi ser.

Allmänbildning, och att prata med andra forskare

Någonstans läste jag att forskare själva får sin forskningsinformation från populärvetenskap, så fort det handlar om något utanför deras eget smala område. Det verkar inte alls orimligt. Det skulle vara kul att se någon statistik på vilka de är som läser ”populärvetenskap” på relativt hög nivå, som till exempel Scientific American.

Det kan bli lustigt när man gör tvärvetenskapliga projekt, att försöka överbrygga kultur- och kunskapsgapet mellan olika sorters forskning. Jag läste i Symmetry Magazine om planerna på ett nytt djupt underjordiskt laboratorium (DUSEL). Där stod det om ett möte där olika sorters forskare mötts för att diskutera sina behov och vad de vill ha labbet till.

”Vänta nu”, avbröt en partikelfysiker under en presentation om underjordiska livsformer. ”Vad är en prokaryot?”

”Jo”, svarade talaren, ”det betyder troligen ungefär lika mycket för dig som neutrino-mixning betyder för mig”

(Min översättning. Heter det ”neutrino-mixning”? Det är vad jag skulle säga i vardagssammanhang, men det ser fel ut i skrift. Ovana kanske.)

I ett inlägg nyligen funderade jag en smula över ”allmänbildning”, och vad man borde kunna förväntas veta om olika saker. Andra har grunnat på samma sak, förstås. Jag tycker att en rimlig definition på allmänbildning är det som ingår i de gemensamma referensramarna i vår kultur — fast det är ingen exakt definition, och varierar väldigt mellan olika kretsar av människor. Man kommer alltid att vilja att det man själv tycker är viktigt ska ingå i fler människors referensram, och så kämpar man om uppmärksamheten.