Nobelpriset i Fysik 2011

Nobelpriset i Fysik 2011

Två team delar priset, ena hälften till Saul Permutter, astrofysiker vid Lawrence Berkeley National Laboratory, USA som leder Supernova Cosmology Project.

Andra hälften till Brian Schmidt Australian National University, Weston Creek, Australian med The High-z Supernova Search Team.

Adam Riess Johns Hopkins University och Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA Team delar priset med Schmidt. 

Priset utdelas för upptäckten utav att universums expansionshastighet ökar och har nu bekräftas med ett nobelpris i fysik 2011. Genom att studera vita dvärgsolar med en massa som vår egen sol och storlek som vår jord samt med en tvillingsol i ett omlopp kring varandra, så har man upptäckt att en vita dvärgsolen tar materia ifrån tvillingsolen vilket inte är så konstigt då gravitationen på ytan av dvärgsolen är enorm och tvillingsolen har betydligt mindre grepp på sitt egna gasmoln. Jämför jorden med månen som inte har kvar sin atmosfär. När den vita dvärg solen har tagit åt sig en massa och når 1.4 solmassor så exploderar dvärgsolen och blir till en supernova typ Ia. Detta är något som händer väldigt sällan i en galax, en eller två gånger på tusen år.

 Men med hjälp att avsöka avlägsna supernovor med hjälp av en CCD laddningskopplad ljuskänslig halvledare detektor. Då man har nått en ljuskänslighet som fångar ca 70 procents av det infallande ljuset, som i jämförelse med fotografisk film som endast fångar 2 procent av det infallande ljuset så har det varit möjligt att redovisa nya resultat.

Genom att kyla ned CCD så sänker man det termiska bruset i halvledarematerialet. Man kan också genom att öppna och stänga slutaren mappar man bort bruset ifrån den verkliga bilden. Genom att använda en bildförstärkare kan man utöka känsligheten så att en enda foton kan registreras.

Genom att scanna stora områden på himlavalvet med hjälp av CCD teknik upptäckte de två teamen ungefär 50 olika supernovor av typ Ia samt att ljusemotionen var lika i alla de olika fallen så kunde man räkna ut distansen till supernovorna och bestämma den accelererande expansionen. Detta hade till följd att den förväntade avstannandet av expansionen på grund av gravitation inte stämde utan att resultatet av accelererande expansionen endast kan förklaras med en 75 % mörk energi och en 20 % mörk materia som finns närvarande någonstans i universum.

En möjlig förklaring kan vara att om man tänder ett ljus och det är det enda som finns i universum i det ögonblicket, så kommer ljuset eller riktigare, den elektromagnetiska vågen  som består av fotoner som partiklar eller våg rörelse, att expandera åt alla håll som i en "ballong" som man blåser upp med ljusets hastighet från källan i centrum av ballongen. För en iakttagare som befinner sig i rörelse någonstans mellan centrum och ballongens med ljushastighetens expanderande kant, så är allt som existerar åt andra hållet, ej någonsin är möjligt att upptäcka, på grund av att ljuset inte hinner ikapp sig själv. När våg och foton-ballongen utvidgar sig skapas höjd, bredd, längd och tid i ett icke innan rumsbaserat tomrum, man kan därefter mäta tid och rymd. Detta alternativet står inte i samklang med etablerad fysik, för det finns inte någon fysisk mekanism som tillåter att den elektromagnetiska vågen skapar rumtid på det sättet. Men ändå så påstår jag att det är på det viset.  På den plats iakttagaren befinner sig, skapas således ett universum som är en del av den totala " ballongen".

Man kan grovt likna vårat universum som en klyfta i en apelsin med 5 % massa.

Lite mindre grovt blir det om man undersöker den bästa kartan hittills av den kosmiska bakgrundsstrålningen, CMB det så kallade ekot av Big Bang. Med hjälp av kartan så visar universum att det inte kan vara samma strålning i alla riktningar. Man hade förväntat sig att bakgrundsstrålningen skulle vara  isotrop, utan någon särskild riktning i rymden, men så var det inte.

Om man tittar på symmetri i CMB strålningen så kallas den för octopole ellerr quadrupol och det var ett märklig mönster.Man hade inte förväntat sig något mönster över huvud taget. Men det man såg var allt annat än slumpmässigt det såg ut som en fotboll. Den var octopole och quadrupol komponenter som var  placerade i en rak linje över himlen, längs ett slags kosmisk ekvator. Det är ovanligt.

Totalt så finns den stora eftersökta massan i de övriga klyftorna eller fotbollarna.

20 fotbollar formar ett multiuniversum klot där den saknade mörka energin och massan finns. Så kan dessa 19 fotbollar eller 19 klyftor  ses som parallella värdar till våran värld i "ballongen".  Vi kan observera effekterna av den mörka energin överallt i universum genom att studera hur stjärnorna rör sig i ytterkanten av en galax eller hur galaxerna rör sig i en galax hop. I båda fallen märker vi att stjärnorna och galaxerna rör sig för fort, det vill säga vi ser att de rör sig snabbare än om de bara påverkas av gravitationen från den synliga materien.  Det måste alltså finnas mörk materia som bidrar till det gravitationsfält som påverkar stjärnorna och galaxerna och det finns i samtliga "klyftor eller fotbollar". 
  Nu kommer det riktigt paradoxala i den här upptäckten. Gravitationens påverkan på expansionen förändras inte så mycket med tiden, utan det är gravitationens i stort sett konstanta påverkan som leder till att universums expansion accelererar.  Hur går detta till?  Jo, enligt Einsteins allmänna relativitetsteori är det energidensiteten, rho, och trycket, p som tillsammans utgör källan till gravitationen genom sambandet rho + 3p.  I de flesta sammanhang som vi är vana vid är trycket försumbart litet jämfört med energidensiteten, men för mörk energi är p = - rho i det enklaste fallet, så trycket är inte bara negativt (däremot kan energidensiteten aldrig vara negativ) utan så negativt att rho + 3p blir negativt, och då blir gravitationen repellerande och vi får en accelererande expansion.  Dessutom är det så att i det enklaste fallet, som jag visar ovan, så fylls det på med ny mörk energi i det nya rummet som bildas allt eftersom universum expanderar, så den blir aldrig ens förtunnad!

WWW.cloudos.se  Lasse Holmström

Bra länk: http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2814947.stm