kvantfysik

Så små svängningar närmar sig det möjligas gräns

Observatoriet Ligo konstruerades för att registrera gravitationsvågor från bland annat kolliderande svarta hål. Men själva instrumenten har också kommit till användning för att studera annan grundläggande fysik. De båda instrumenten som utgör Ligo är uppbyggda med fyra kilometer långa vakuumrör, med speciella högteknologiska speglar i ändarna. Nu har en forskargrupp med medlemmar från bland annat USA och Australien lyckats få en av speglarna i Ligo att närma sig gränsen för hur stilla det är fysiskt möjligt att vara. – Det är ett mycket imponerande experiment. För några decennier sedan hade...

Hur lång är en foton?

Svar av Per Delsing , professor i experimentell fysik, Chalmers Svaret på din fråga är ja, en foton har en längd. För att resonera om detta behöver vi först påminna oss om vad en foton är och inte är. I pedagogiska bilder kan fotonen ritas som en liten kula – så handfast att det nästan verkar som att dess diameter skulle gå att mäta med ett mycket litet skjutmått. Men egentligen är fotonen ett paket av energi, ett energikvantum, som kan ha olika utbredning i olika riktningar. Fotonens längd kan därför definieras som längden hos det elektromagnetiska fält som härrör från fotonen. Prenumerera...

Mysteriet med protonens rätta storlek

Den vanliga protonen som finns i varje atomkärna har på senare år orsakat huvudbry i forskarvärlden. I ett experiment för några år sedan hade forskare bytt ut elektronen i en väteatom mot en myon så att de kunde göra en noggrannare mätning av protonens storlek. Det överraskande resultatet var att protonen såg mindre ut än i tidigare försök . Nu har en tysk forskargrupp presenterat ett nytt resultat , där de noggrannare än någonsin tidigare har mätt elektroner som hoppar mellan olika energinivåer i en väteatom. Deras resultat ligger nära myonexperimentets – en proton har då en radie på cirka 0...

En svart cirkelskiva omgiven av vita flammor.

Kvantfysiken öppnar för väderprognoser på solen

Solens magnetfält är mycket komplicerat, och bildar olika strukturer som ibland kan kollapsa och släppa lös energi i form av soleruptioner – flares . Sådana utbrott går inte att förutsäga, bland annat för att det saknas information om magnetfälten i den yttre delen av solens atmosfär, koronan. Hittills har dessa fält bara kunnat mätas med indirekta metoder. Nu har en grupp fysiker hittat en metod för att mäta fälten direkt . – Om man kan följa de svaga magnetfälten kan man börja göra meteorologi på solen, säger Tomas Brage, professor i matematisk fysik vid Lunds universitet och en av...

Vita ettor och nollor strömmar mot åskådaren från en lysande punkt, med blå bakgrund.

Nytt framsteg för säkert kvantkrypto från rymden

Kvantfysiken tillåter kryptering med en metod som är fullständigt avlyssningssäker. Om någon skulle försöka avlyssna ett sådant meddelande kommer mottagaren att märka det, och byta sin kryptering för att kunna vara säker igen. Begränsningen är att det inte går att sända fotoner i optiska fiberkablar på ett sätt som bevarar kvantinformationen mer än ett par hundra kilometer. Nu har forskarna klarat att förmedla krypteringsnyckeln på ett säkrare sätt än tidigare, från en satellit till två markstationer hela 1120 kilometer ifrån varandra. Redan för några år sedan rapporterade forskargruppen sina...

röda och blå bollar föreställer atomer i två tillstånd, under en kupa som ska symbolisera deras gemensamma vågfunktion

Knep från kvantfysik släcker störande magnetfält

En spansk forskargrupp har använt ett materiatillstånd som kallas Bose-Einsteinkondensat och visat på ett sätt att använda det för känsliga mätningar. I ett Bose-Einsteinkondensat befinner sig många atomer i precis samma kvanttillstånd, och reagerar likadant. Men i det här fallet görs kondensatet på ett sätt som inte fryser fast partiklarnas spinn – en kvantmekanisk egenskap som matematiskt är som en rotation. Spinnet reagerar på magnetfält. Magnus Borgh, som själv forskar på Bose-Einsteinkondensat vid University of East Anglia, har läst de spanska forskarnas artikel : – Det jag tycker är...

Möt universums spökpartiklar – neutrinerna

Neutriner utmanar partikelfysiken med sin massa och kan ge ledtrådar till universums okända gåtor. De rör sig obehindrat genom nästan allt och är fysikens hetaste forskningsområde. Möt spökpartiklarna som redan belönats med fyra Nobelpris – och fler kan det bli.

En man med skyddsglasögon står böjd över ett optiskt bord med många linser och andra komponenter.

Snabbare kvantberäkningar med fluffiga joner

Nyckeln till en typ av kvantdatorer kan vara att utnyttja joner som fått extra energi, och som därför blir större och växelverkar mer. Det menar forskarna bakom ett experiment som visar hur kvantoperationer kan göras på en hundradel av tiden jämfört med andra, liknande system. – Det är ett viktigt genombrott, säger Erik Sjöqvist, professor i kvantinformationsteori vid Uppsala universitet, som har läst forskningsartikeln i tidskriften Nature . Ettor och nollor ersätts med kvantbitar Idén med kvantdatorer är att utnyttja kvantfysikens egenheter för att göra beräkningar som inte skulle gå att...

En atom i kisel ritad som ett klot med en pil genom. Pilen ska föreställa riktningen på atomkärnans spinn.

Missöde i labbet gav kvantupptäckt

En forskargrupp i Australien hade konstruerat ett experiment med en ensam atom av grundämnet antimon. Atomen var inkapslad i kisel. En mikroskopisk antenn skulle skapa ett svängande magnetfält för att styra riktningen hos en egenskap i atomkärnan som kallas spinn, och som gör kärnan till en liten magnet. När antennen gick sönder fungerade inte experimentet som det var tänkt, men märkligt nog kunde forskarna fortfarande påverka atomkärnans spinn. Nu visade det sig att forskargruppen genom en olyckshändelse hade åstadkommit något som förutsågs teoretiskt redan på 1960-talet, nämligen hur...

Oklart om kvantgravitation

Svar: Beskrivningen av gravitation som en konsekvens av partikelutbyte är en alternativ beskrivning som inte konkurrerar med Einsteins teori. Snarare skulle de två teorierna komplettera varandra. En färdig teori om gravitoner finns dock inte än – det är något som fysikerna fortfarande försöker utarbeta. Gravitationen är en av de fyra naturkrafterna och för de tre övriga – den svaga, den elektromagnetiska och den starka kraften – har fysiken både klassiska och kvantteoretiska beskrivningar. För gravitationen saknas däremot en kvantteori och man har länge försökt att formulera en. I en sådan...

Ultrakalla molekyler avslöjar sin dolda förening

Kemister vet vad som går in i en kemisk reaktion, och vad som kommer ut – men det som händer precis i övergången när nya molekyler bildas är oftast som en svart låda som inte går att se in i. En amerikansk forskargrupp har nu lyckats följa en kemisk reaktion och urskilja mellantillståndet på vägen från det ursprungliga ämnet till slutlig produkt. Martin Rahm är forskare i fysikalisk kemi vid Chalmers, och har läst forskningsartikeln i tidskriften Science . Han berättar att detta är ett av många resultat i ett aktivt forskningsfält: – Det är en del av en spännande utveckling som har hållit på...

Kvantdator slår klassisk dator för första gången

Forskare på Google säger sig har nått en viktig milstolpe för kvantdatorer. I tidskriften Nature beskriver de hur företagets kvantdator har på några minuter lyckats lösa en uppgift som skulle ta 10 000 år för världens snabbaste superdator – en med andra ord omöjlig uppgift. Beräkningen är dock inte särskilt användbar. Den har konsturerat bara för att visa hur en kvantdator för första gången kan slå den klassiska dator, ett mål som fysiker jobbat länge mot. Googles kvantdator, som fått namnet Sycamore, består av 53 kvantbitar som är kvantdatorns motsvarighet till de informationsbärande bitarna...

provrör och kolvar med färgglada kemikalier på ett papper med det periodiska systemet

Tilltryckt atom ger ny kemi

En ny modell beskriver vad som händer när kemin sätts under press. – En häftig sak är att det periodiska systemets struktur ändras vid extrema tryck. De flesta alkalimetaller förvandlas till exempel till övergångsmetaller, säger Martin Rahm, forskare på Chalmers, som har arbetat med att ta fram den nya modellen . Det periodiska systemet fyller 150 år i år, och utvecklas alltså fortfarande. De förändrade atomerna kan också bilda kemiska föreningar och kristallstrukturer som annars är omöjliga – till exempel metalliskt väte och nya typer av supraledare. Vilka kemiska reaktioner som kan inträffa...

Han bromsar ljuset

Tänk dig en liten höjd med utsikt över en grönskande dal. På höjden står en rad med glasrutor, som fönster utan hus. Tänk dig att ljuset från vyn bromsas in i glaset och bara färdas någon millimeter per år. Det som syns genom rutorna är vad som fanns på andra sidan för länge sedan. De riktigt tjocka fönstren innehåller ljus från tio år av lantlig idyll. Den här tänkta scenen är hämtad från den klassiska science fiction-novellen Light of other days av Bob Shaw, skriven 1966. I berättelsen vill ett olyckligt ungt par köpa en sådan fönsterruta med lagrad utsikt till sitt hem. Novellen handlar i...

Sök på sajten