Årets nobelpris i fysik vækker stor glæde på Niels Bohr Institutet i København. For her er en gruppe forskere en del af det verdensomspændende IceCube-projekt, som netop har udløst Nobelprisen til den amerikanske fysiker Francis Halzen.
De københavnske forskere har bidraget med en række opdagelser om de såkaldte spøgelsespartikler, neutrinoerne, som Francis Halzens prisvindende arbejde har banet vejen for.
Opdagelserne er især muliggjort af IceCube-observatoriet på Sydpolen, som Francis Halzen er drivkraften bag. Observatoriet er samlingspunkt for et stort internationalt samarbejde på tværs af 58 forskningsinstitutioner.
Dets sensorer, som rækker dybt ned i den antarktiske is, kan fange og måle neutrinoer, som strømmer hertil fra det ydre rum og hele tiden passerer ganske ubemærket igennem alting – også din krop – deraf navnet ’spøgelsespartikler’.
\ Neutrinoer - kort fortalt
- Neutrinoer er elementarpartikler, altså nogle af universets fundamentale byggeklodser.
- De er meget lette, elektrisk neutrale og bevæger sig med hastigheder nær lysets.
- De vekselvirker - altså interagerer - kun uhyre sjældent med andre partikler og kan nemt passere uhindret igennem hele jordkloden. Derfor kaldes de også spøgelsespartikler.
- De dannes bl.a. i kernereaktioner i stjerner, i supernova-eksplosioner og andre energirige kosmiske begivenheder.
- Billioner af neutrinoer passerer gennem din krop hvert sekund, uden at du mærker det.
Da IceCube-projektet var i sin spæde begyndelse, var det Francis Halzen selv, som var med at indlemme Niels Bohr Institutet og dermed få Danmark i det internationale samarbejde. Det fortæller Jason Koskinen, lektor ved instituttets afdeling for eksperimentel subatomar fysik, til Videnskab.dk:
»Francis Halzen var meget hjælpsom, helt tilbage da Danmark og Niels Bohr Institutet blev en del af IceCube i 2013. Han var så venlig at skrive støttebreve til processen og hjælpe med at få det til at lykkes.«
Jason Koskinen, som leder den danske del af IceCube-samarbejdet, har selv besøgt observatoriet på Sydpolen, hvilket du kan læse mere om her.
Kalibrering af detektorer
Særligt er det på to områder, at forskere i Danmark har været med til at bidrage til IceCube-projektet og dermed Halzens nobelprisvindende opdagelse af højenergiske neutrinoer, uddyber Jason Koskinen.
Blandt andet har Niels Bohr Institutet bidraget meget til kalibreringen af detektoren. Det betyder, at forskere i hele samarbejdet kan analysere målingerne med større sikkerhed.
»IceCubes observationer af højenergetiske neutrinoer bygger på, at vi kan kalibrere detektoren og forstå, præcis hvordan den reagerer,« fortæller han.
»Jo mindre usikkerhederne er, desto mere sikre kan vi være på vores videnskabelige resultater.«
Internationalt alarmsystem
Samtidig har forskere fra Niels Bohr Institutet været med til at udvikle det internationale alarmsystem, der varsler astronomer verden over, når en neutrino registreres, så de kan spore dens oprindelse.
»Det er vigtigt, fordi de nogle gange kun er observerbare i få sekunder – måske 60 sekunder – før de væk for altid,« forklarer Jason Koskinen.
»Hvis man ikke kigger det rigtige sted på det rigtige tidspunkt, har man mistet muligheden.«
Derfor er det ikke kun de direkte observationer lavet med IceCube, som ligger til grund for dagens nobelpris, fortæller han.
Det handler også om, at andre eksperimenter og teleskoper har kunnet observere det samme på samme tid som IceCube. Og det ville ikke have været muligt uden det arbejde, som blandt andre Niels Bohr Institutet har bidraget med, fortæller Jason Koskinen.
»Når man kombinerer alle de her ting, får man et langt bedre billede af universet. Uden neutrinoer bliver billedet mindre levende og mindre klart, og man kan ikke forstå universet nær så godt.«
De danske forskere har blandt andet været med til at opdage, at neutrinoer forvandler sig på deres rejse gennem Jorden, og hvor i universet de kommer fra – blandt andet fra en fjern galakse.
Ikke et overstået kapitel
Selvom vi har fået bekræftet neutrinoens eksistens, er det langt fra slut med at forske i den lyssky partikel. En del af den danske indsats ligger fremadrettet i at spore neutrinoernes astrofysiske rødder.
»Vi håber, at vi inden for den nærmeste fremtid vil kunne afsløre et astrofysisk objekt som en sikker neutrinokilde. Det ville være den næste store opdagelse,« fortæller Kathrine Mørch Groth, IceCube-forsker og postdoc på Niels Bohr Institutet, til Videnskab.dk.
»Det gælder blandt andet aktive galakser med et sort hul i centrum, som fortærer materiale og samtidig kan udsende kraftige jets af partikler og stråling.«
IceCube-observatoriet modtog sidste år opgraderinger til de sensor-kabler, som man sænker flere kilometer ned i isen for at kunne måle neutrinoerne – et projekt som Jason Koskinen er med til at forberede – og bliver snart et større netværk af observatorier.
Det kommer også til at hjælpe jagten, fortæller Katrine Mørch Groth.
»Der er både IceCubes egne planer om at blive større og få meget mere data, og så kommer vi til at indgå i et netværk af forskellige neutrinodetektorer rundt omkring på Jorden. Når man har data fra flere forskellige steder, får vi også et meget bedre kort over universet.«
\ Kilder
D. Jason Koskinens profil (Niels Bohr Institutet)
Katrine Mørch Groths profil (Niels Bohr Institutet)
