Fire forskningsprojekter på Niels Bohr Institutet får bevillinger fra FNU

Niels Obers, professor og Troels Harmark, lektor i forskningsgruppen Teoretisk Partikelfysik og Kosmologi på Niels Bohr Institutet har fået 6.252.027 kroner til projektet: Towards a Deeper Understanding of Black Holes with Non-Relativistic Holography.

Sorte huller er nogle af universets mest gådefulde objekter. I midten af store galakser som Mælkevejen er der kæmpe sorte huller med en kompakt masse, der svarer til millioner af stjerner, mens andre sorte huller er noget mindre med 3-60 gange Solens masse.  Astrofysikere kan observere, at de er der. Man ved, at dannes, når en meget stor mængde stof er samlet på et så lille sted, at tiden og rummet ’kollapser’, men ingen ved, hvilke grundbestanddele de består af.

”Sorte huller blev forudsagt af Einsteins almene relativitetsteori, og bagefter kom kvanteteorien, som beskriver stofs egenskaber på atomart niveau. Med en ny metode, vil vi bevæge os i spændingsfeltet mellem de to teorier. Hvor vi fra kvanteteorien ved, at stof er opbygget af atomer, forstår vi endnu ikke, hvad et sort hul består af, og hvordan den makroskopiske beskrivelse af sorte huller via tid, rum og tyngdekraft kan komme ud af en mikroskopisk kvantebeskrivelse. Ny forskning peger på, at den mikroskopiske beskrivelse af tid, rum og tyngdekraft skal søges i den holografiske dualitet mellem tyngdekraften og kvantefeltteorier. En ’holografisk dualitet’ er to måder at beskrive et fænomen på - ligesom f.eks. lys både kan være en partikel og en bølge, og det kan være nøglen til gennembrud i en tættere forståelse af sorte huller”, fortæller Niels Obers og Troels Harmark.

Sorte huller er ekstreme objekter, som man ikke bare kan undersøge, da de er så kompakte og har så enorm en tyngdekraft, at intet kan slippe ud derfra. Men for kort tid siden blev der observeret gravitationelle bølger, som opstod, da to sorte huller stødte sammen. Og lidt ligesom man på CERN smadrer partikler sammen med stor kraft for at undersøge, hvad der er indeni, kan forskerne ved hjælp af de sorte hullers sammenstød studere de sorte hullers indre. Bevillingen fra FNU er på 4 år og vil betyde ansættelse af 3-4 nye postdocs samt en række workshops, konferencer og seminarer.

Brian Møller Andersen, lektor i forskningsgruppen, Teoretisk Faststoffysik har fået en bevilling på 2.583.481 kr. til projektet: Engineering Intrinsic Topological Superconducting Phases.

Faste stoffer kan befinde sig i flere forskellige tilstandsformer, for eksempel en metallisk fase, eller en isolerende fase.

”Der findes imidlertid også mere eksotiske kvantefaser såsom magnetisme og superledning, og senest har vi opdaget en såkaldt topologisk superledende fase. At fasen er topologisk betyder, at stoffets elektroniske egenskaber besidder karakteristiske egenskaber, der er stabile og ikke ændrer sig, selvom formen ændrer sig. Denne superledende fase er karakteriseret ved helt unikke overfladetilstande, kaldet Majorana tilstande med egenskaber, som gør dem til oplagte emner til fremtidige kvante-beregninger via kvante computere”, fortæller Brian Møller Andersen.

Projektet består af nye undersøgelser af topologiske superledere; både dem, man allerede kender samt nye materialer eller menneskeskabte strukturer, der kan fungere som topologisk superledning, måske endda ved høje temperaturer, det vil sige, at stoffet ikke skal køles helt ned til tæt på det absolutte minimum på minus 273 grader C, men er superledende helt op til stuetemperatur. Det er en egenskab, som naturligvis vil gøre materialerne mere anvendelige i praksis.

Thomas Blunier, professor Center for Is og Klima har fået en bevilling på 2.404.679 kr. til projektet: Abrupt climate change and the nitrogen cycle.

Kvælstofforilte (lattergas) er en stærk drivhusgas i atmosfæren. Det meste kvælstofforilte dannes af bakterier under processer, hvor bakterierne reagerer med kvælstofforbindelser og danner eller forbruger nitrat både i landområde og i havene. Molekylernes egenskaber afhænger af, hvordan de blev dannet, og man kan skelne mellem, om de stammer fra land eller havet. En anden egenskab skelner mellem kilderne til kvælstofreaktionerne.

”Vi samarbejder med Picarro Industries om udvikling af et laserbaseret instrument til måling af mængderne af kvælstofforilterne. Instrumentet skal anvendes i forbindelse med laboratoriemålinger af iskerner fra Grønland. Formålet er at forstå, hvorfor mængden af kvælstofforilter har ændret sig i fortiden under pludselige klimaforandringer som for eksempel den sidste overgang mellem istid og mellemistid. Ved at studere fortiden kan vi lære om, hvordan biosfæren mest sandsynligt vil reagere i forbindelse med fremtidige klimaforandringer og hvordan drivhusgasser vil blive produceret i en forandret biosfære”, fortæller professor Thomas Blunier.

Bevillingen betyder ansættelse af en ny ph.d.-studerende.

Troels C. Petersen, lektor i Discovery Center har modtaget 2.288.016 kr. til projektet: Diboson measurements at LHC run II.

Higgs-partiklen blev opdaget i 2012 ved målinger af par af W og Z bosoner i partikelacceleratoren Large Hadron Collider, LHC på CERN i Schweiz. Higgs-partiklen forsyner andre partikler med masse i Standard Modellen. Men flere gåder venter på at blive løst. Ved Big Bang blev der produceret lige store mængder af stof og antistof. Stof kender vi som alt det, det synlige univers – som stjerner, planeter, mennesker, dyr, planter osv. består af. Men antistof – det vil sige atomer med den omvendte ladning i form af en negativt ladet kerne, en antiproton og positivt ladet positron, hvor forsvandt det hen?

”Hvis man også vil have Higgs-partiklen til at forklare, hvorfor der er det lille overskud af stof over antistof, som udgør vores univers, så er der brug for mindst én ekstra Higgs boson. Vi vil derfor afsøge data fra LHC run II for en ny diboson resonans udenfor Standard Modellen. Vi vil samtidigt søge for indirekte beviser for eksistensen af en sådan udvidelse af Standard Modellen gennem vinkelfordelinger af sluttilstands-partiklerne fra to-boson tilstande”, forklarer Troels C. Petersen, der arbejder på ATLAS-projektet på CERN.

Emner