Fysik som vetenskap och hobby
Utvecklingen inom områdena satellitburna observationer och partikelacceleratorer går just nu snabbt, skriver Anders Bäcklin som läst nya Kosmos och funnit mycket av intresse.
Det här är en recension. Åsikterna i texten är skribentens egna.
I en inledande, mycket välskriven, artikel beskriver Lars Bergström och Per Carlsson en del av de upptäckter som gjorts med satelliten COBE, som sändes upp för att kartlägga den bakgrundsstrålning som med största sannolikhet antas härstamma från "the big bang" för 13.7 miljarder år sedan. Av fördelningarna av strålningsintensitet, som kunnat mätas i olika vinklar och för olika våglängdsområden med den häpnadsväckande noggrannheten av 1 del på 100 000, kan man se inte bara vår galax rörelse mot närbelägna galaxhopar, utan även små nätt och jamnt detekterbara variationer, som är tecken på att materien redan vid tiden tå strålningen utsändes hade en "grynighet" som var början på de galaxer och galaxhopar som vi kan iaktta idag. Storleken av variationerna ger en indikation på att kosmos sannolikt till största delen kan innehålla icke-strålande "mörk materia", bestående av (till skillnad från vanlig materia) elektriskt oladdade partiklar.
Att existensen av mörk materia kan förutsägas teoretiskt berättar Ulf Danielsson om i en lättläst och fascinerande artikel som beskriver några av tankegångarna bakom den s k strängteorin, dvs fysikernas försök att åstadkomma en gemensam modell för kvantfältteorin och den allmänna relativitetsteorin. Ett märkligt drag hos teorin är att den förutsäger ytterligare ett antal rumsdimensioner utöver de vanliga tre. Kanske kommer den nya superacceleratorn LHC i CERN att kunna framställa beståndsdelar av den mörka materien?
Att laboratorieexperiment kan ha stor betydelse för vår förståelse av kosmologiska fenomen framgår av Indrek Martinsons artikel om Bengt Edlén, som efter disputation och verksamhet i Uppsala blev professor i Lund. Edléns stora insats var att mäta och tolka strålningen från extremt högt laddade (över 20-faldigt joniserade) joner som han i början av sin karriär (1935) inte trodde någonsin skulle kunna observeras "vare sig på jorden eller i himlen". Detta visade sig vara förhastat, Edléns resultat kom till stor användning för att tolka strålningsspektra från solen och stjärnor och har kraftigt bidragit till förståelsen av utvecklingen av kosmos.
Den strålning, som Edlén så framgångsrikt studerade, uppstår då en elektron frigörs från ett grundämne då detta bestrålas med t ex röntgenstrålning. Vad händer om två elektroner frigörs? Om detta berättar Kosmosredaktören själv och hans kollega Raimund Feifel, som i en pedagogisk artikel visar hur man kan mäta energifördelningar hos elektronpar, som emitteras genom fotoexcitation. Arbetet visar hur forskning inom olika områden vävs samman; de tekniska metoderna för denna atomfysikforskning har övertagits från kärnfysiken och de experimentella resultaten kan komma att bli av stor betydelse inom t ex biokemin.
Alla som läst fysik känner till "Maxwells ekvationer", fyra korta ekvationer, som tillsammans sammanfattar den elektromagnetiska fältteorin och som upplevs som ett under av klarhet av de flesta studenter. Vägen dit har dock varit snårig och svår, vilket beskrivs i en utförlig artikel av Ulf Uhlhorn. Artikelns huvudtema är att belysa teorins tillämpning för rörliga referenssystem, vilka den var avsedd för, men vars ofullständighet ledde Einstein in på den speciella relativitetsteorin. Uhlhorns framställning är inte lättillgänglig, men förmedlar en insikt om hur svårvunnen den kunskap, som nu anses självklar, har varit.
En annan skildring av vetenskapens långa och krokiga väg förser oss Jörgen Sjöström med i sin skildring av hur man kring förra sekelskiftet försökte förstå den s k "Brownska rörelsen". Denna upptäcktes av den engelska botanisten Robert Brown då han studerade mikroskopiskt små partiklar i vätskor och fann att de rörde sig av sig själva på ett planlöst sätt. Många ansatser till förklaring av detta fenomen gjordes innan det löstes slutgiltigt av Albert Einstein 1905.
Att förstå fysik och att lösa fysikproblem kan för många redan i gymnasiet vara litet av en hobby. För dem som vill satsa på detta finns ett antal internationella fysiktävlingar, vilka ingående beskrivs av Gunnar Tibell, som har erfarenhet som ledare av en av dem, International Young Physicists´ Tournament. Man behöver dock inte vara ung för att tycka fysik är roligt. Staffan Yngve berättar underhållande om Erik Walles, fysiklektor i Falun fram till 1969, då han pensionerades. Walles föresatte sig vid sin pensionering att lära sig kvantmekanik i Uppsala, klarade tentamen och fortsatte med doktorsarbete för att sedan disputera på sin guldbröllopsdag 1980!
En ny bok
Kosmos 2007
Leif Karlsson (red)
Kosmos 2007
Leif Karlsson (red)