Fysikersamfundets årsbok

Levande organismer är som många vet sammansatta av proteiner bestående av 200 aminosyror av 20 olika typer. Antalet tänkbara aminosyror kan man beräkna genom att multiplicera talet 20 med sig själv 200 gånger, vilket blir ett tal med 260 siffror. Skulle man packa ihop en av varje slag av dessa proteiner skulle de fylla inte bara hela det synliga universum utan x sådana universum där x är ett tal med över 140 siffror!

Ett område inom fysiken som också ger upphov till stora tal är studiet av gasvolymer, som ju innehåller mycket stora mängder av molekyler, och som man utvecklat statistiska metoder för att behandla. Clas Blomberg, professor emeritus i teoretisk fysik vid KTH, berättar i Svenska Fysikersamfundets årsbok Kosmos, som just utkommit, om hur man kan tillämpa fysikaliska begrepp med ursprung i termodynamik och statistisk fysik för att försöka förstå hur livets stora molekyler fungerar, t ex för transport av syre eller ämnen genom cellmembran. Blombergs artikel ger med sina exempel på stora tal en belysning av naturens enorma möjligheter till variation. Den ger också en lättillgänglig och tänkvärd genomgång av begreppet entropi och termodynamikens andra huvudsats, mycket läsvärd även för icke-fysiker.

Kosmos har under senare år haft en tyngdpunkt i att spegla den snabba utvecklingen inom astro- och kosmisk fysik. Årets bok gör ett avbrott i denna trend och vänder sig i stället inåt, till molekylernas och atomernas värld.
En underhållande artikel har skrivits av Greger Thornell, föreståndare för Ångströms rymdtekniska centrum i Uppsala, som diskuterar vänster- och högervridning i naturen. Man får bland mycket annat veta varför en spegel verkar kasta om vänster och höger men inte upp och ned. Den snabba utvecklingen av atomfysiken, som lasern gett upphov till, belyses i en uppsats av Claude Cohen-Tannoudji, fransk nobelpristagare i fysik 1997. I en mycket pedagogisk (viss kunskap om kvantmekanik är dock önskvärd) berättar han om hur fysiker nu med optisk pumpning, radiofrekvent strålning och lasrar kan excitera atomer och molekyler till icke tidigare sedda tillstånd, som bland annat kan användas till att bromsa upp atomernas och molekylernas värmerörelse till nästan stillastående och alltså skapa tillstånd motsvarande temperaturer av bråkdelar av en miljondels grad ovanför absoluta nollpunkten. Laserns betydelse för atomfysiken kan sägas ha en parallell i synkrotronstrålningens betydelse för utforskningen av den fasta materien.

Saeed Kamali, fysiker från Uppsala, berättar om hur man åstadkommer synkrotronstrålning och om olika tillämpningar inom materialfysiken. Till exempel kan strålningen användas för resonansspridning i kärnnivåer, en förbättring av det experiment, som utfördes först av Rudolf Mössbauer med strålning från radioaktivt sönderfall. Synkrotronstrålningens mycket högre intensitet gör att magnetiska och elektriska fält i även mycket små mängder material kan studeras. Artikeln har ambitionen att täcka ett mycket stort forskningsområde, vilket till en del gör den svårtillgänglig. Det kommer dock säkert att finnas anledning för Kosmos att återkomma till området många gånger, forskarvärlden gläder sig just nu åt att en stor del av finansieringen av den stora nya synkrotronringen i Lund, MAX IV, nyligen har beslutats.

Som vanligt är fysikens historia ämne för några artiklar. Jörgen Sjöström har i tidigare nummer av Kosmos gett oss inblickar i detta ämne från Newton till Einstein. I detta nummer berättar han på sedvanligt välinformerat och underhållande sätt om fysikens framsteg under årtiondena kring år 1800. Atomteorin var då inte etablerad i vetenskaplig mening och man kämpade med mätningar och vägningar på gaser och kemiska reaktioner med att försöka förstå materiens beståndsdelar. Bland de forskare som gjorde stora insatser på området (bland annat Berzelius i Sverige), lyfter Sjöström fram den engelske fysikern John Dalton, numera mest känd för lagen om gasers partialtryck. För nästan exakt 200 år sedan publicerade han en uppsats där han föreslog att de erhållna mätresultaten skulle tolkas i termer av atomer. Idén fick gradvis stöd hos andra forskare, det fanns de som så sent som kring 1840 "ville utplåna ordet atom från vetenskapen".
Även den svenska fysikhistorien har sin givna plats i Kosmos. V. Radakrishnan, professor emeritus i Bangalore och Indrek Martinsson, professor emeritus i Lund, berättar sina personliga minnen av Olof Rydbeck respektive Manne Siegbahn, två av 1900 talets stora profiler i svensk fysik. Den senare är en av huvudpersonerna också i Ingmar Bergströms artikel Lise Meitner i Stockholm. Meitner vistades efter sin flykt från nazityskland ett år på Siegbahns institut i Stockholm och var den som först publicerade (tillsammans med Otto Frisch) en förklaring till kärnfission. Flera böcker och teaterpjäser har skrivits om henne där hon på basis av hennes omfattande brevväxling framställs som ovälkommen i Stockholm och förbigången vad gäller ett Nobelpris.

Bergström, elev till Siegbahn och hans efterträdare som föreståndare för Nobelinstitutet, har intresserat sig för Meitners öde och ger i en kort artikel en insatt och nyanserad bild av detta. Meitners arbete har ju bidragit till att vi nu i många länder kunnat ersätta kolbaserad produktion av elektrisk energi med kärnkraft, väsentligen fri från koldioxidutsläpp. Detta har skett med iakttagande av allra största försiktighet, vilket illustreras av en liten artikel från 1955 av ovannämnde Otto Frisch (i översättning av Gösta Ekspong), där kärnkraft och kolkraft på ett roande sätt ges ombytta roller.

Fysikersamfundets årsbok

Fysikersamfundets årsbok gör ett avbrott i trenden att spegla den snabba utvecklingen inom astrofysik och vänder sig i stället inåt till molekylerna och atomernas värld, skriver Anders Bäcklin.