21. maj 2021

Forskere fra NBI modtager bevillinger fra Danmarks Frie Forskningsfond

Bevillinger:

Charlotte Fløe Kristjansen, Albert Schliesser, Johan Peter Uldall Fynbo og Emil Jannik Bjerrum-Bohr modtager bevillinger fra Danmarks Frie Forskningsfond til projekter, der spænder fra det mindste til det største: Forskning i kvantetilstande til brug ved udvikling af ekstremt højtydende mikroskoper over teoretisk højenergifysik til eftersøgning af kvasarer og måling af tyngdebølger i universet.

bevillinger fra Danmarks Frie Forskningsfond

Johan Peter Uldall FynboJohan Peter Uldall Fynbo
Kvasarer er nogle af de mest fascinerende objekter vi kender i Universet. De er en slags kosmiske fyrtårne, som lyser så kraftigt, at vi ret nemt kan finde dem og studere lyset fra dem, selv om de er mange milliarder lysår borte. Den kraftige lysudsendelse skyldes, hvilket virker noget paradoksalt, tilstedeværelsen af super-tunge sorte huller med masser på adskillige milliarder gange solens masse. Disse sorte huller skaber populært sagt så dybe huller, at normalt stof kan blive enormt varmt og lysstærk ved at falde ned i dem. Imidlertid er det gradvist blevet klart, at traditionelle metoder til at lokalisere kvasarer på himlen har meget store huller i nettet. Specielt findes der mange kvasarer, hvis optiske farver er blevet røde p.g.a. tilstedeværelsen af store mængder støv-partikler, enten i kvasarens værtsgalakser eller i materiale lyset fra kvasaren passerer undervejs. Sådanne kvasarer er særlig nemme at overse med sædvanlige metoder, da disse metoder beror på, at kvasarer er mere blå end stjerner. I projektet vil vi bruge en ny metode som ikke udvælger kvasarer ud fra deres farver, men i stedet ud fra deres (manglende) bevægelse på himmelkuglen. ESAs Gaia satellit måler i disse år mange milliarder "stjerners" egenbevægelse på himlen. Ved at vælge de "stjerner", der står helt stille kan vi finde kvasarerne blandt stjernerne på en ny og mere komplet måde. I projektet vil vi særligt udnytte denne metode til at bygge et repræsentativt katalog over mere end 15000 kvasarer.

Charlotte Fløe KristjansenCharlotte Fløe Kristjansen
Inden for teoretisk højenergifysik, hvor man beskæftiger sig med at forstå naturens mindste bestanddele, spiller begrebet dualitet en central rolle. Dualitet refererer til muligheden af at opnå en fuldstændig beskrivelse af et fysisk system ved at kombinere to tilsyneladende inkompatible beskrivelser. En sådan dualitet mellem partikler og strenge har ført til talrige vigtige opdagelser inden for så forskellige emner som sorte hullers fysik og partikeleksperimenter ved CERN og har givet en alternativ beskrivelse af fascinerende faststoffysiske systemer så som fraktionelle topologiske isolatorer og nye to-dimensionale materialer, som f.eks. grafen. I partikel-streng dualiteten arbejder man med en meget høj grad af symmetri, mens det er velkendt at fysiske systemer typisk indeholder defekter og grænseflader, der kan have stor indflydelse på systemernes opførsel. I projektet vil vi bryde symmetrien af dualitetsbeskrivelsen og bestemme, hvorledes energi og impuls kan transporteres gennem grænseflader og forbi defekter, og vi vil udvikle en ny såkaldt ``bootstrap’’ metode til at analysere systemernes egenskaber.

Niels Emil Jannik Bjerrum-BohrNiels Emil Jannik Bjerrum-Bohr
Vi lever i en tid, hvor vi for første gang i historien kan observere ekstreme tyngdebølger fra kollisioner af fjerne sorte huller i Universet. Kollisionerne af sorte huller er helt enormt energirige, for når de to sorte huller smelter sammen, udstråles der en energi, som svarer til flere gange Solens masse. Vi kan også regne ud, at tyngdestrålingen fra sådanne begivenheder er så kraftig, at den totale udstråling af tyngdebølger i et kort øjeblik er kraftigere end udstrålingen af lys fra samtlige stjerner i Universet. Gennem målinger af tyngdebølger og en fornyet teoretisk indsats, har vi nu for første gang en unik mulighed for at få en helt ny forståelse af tyngdekraften. På baggrund af den nuværende status for konventionel teoretisk analyse indenfor tyngdekraftsbølgefysik og på grund af kravet om nye præcise analytiske forudsigelser, foreslår vi at etablere et nyt knudepunkt for sådan forskning her i Danmark. Ved at bruge know-how, indsigt og opfindsomhed fra partikelfysikken har vi komponeret et projekt, der kan supplere de eksisterende teoretiske metoder og øge deres effektivitet. Projektet ansætter en postdoc og faciliterer et aktivt gæsteprogram.

Albert SchliesserAlbert Schliesser
Målingen af kræfter mellem nano-skala objekter er en svær, men værdifuld opgave; det tillader os at tage mikroskopibilleder med 1000 gange bedre opløsning end hvad de bedste optiske mikroskoper tillader. Sådanne kraftmikroskoper er uundværlige værktøjer i nano-videnskab og -teknologi. De tillader os også at se proteiner i cellevægge, lære om deres funktioner, og således forstå centrale processer i biologi. I hjertet af kraftmikroskoper er en fritstående bjælke, en mikro- skala lineal, som bøjer når den udsættes for en kraft. Dette projekt handler om en ny generation af kraftsensorer, der minder om mikro-skala guitarstrenge eller trommehinder. Et ”fononisk” mønster af huller gør dette apparat markant mere sensitivt til kræfter end traditionelle bjælker, så det når under 1 attoNewton (0,000000000000000001 N). Her bliver det nødvendigt at tage kvanteeffekter i betragtning: målingen virker tilbage på det målte objekt. Ved at udnytte forståelsen af denne kvantetilbagevirkning, der er opnået over det sidste årti, vil vi presse disse nye kraftsensorer til den ultimative grænse tilladt af kvantemekanikken. Det afgørende er at vi vil gøre dette i en realistisk kontekst for kraftmikroskopi. I sidste ende vil dette muliggøre tredimensionel billeddannelse af biologiske prøver – ganske som MR-skanning på et hospital – blot på det molekylære niveau, og således tilvejebringe kraftfulde nye værktøjer til nano-biologi og nano-medicin.