Mørk materie og andre mysterier

Dagens fysikere snører kunnskapsnettet stadig tettere sammen. Men hva 96 prosent av universet består av, det har de ikke snøring på.

Publisert

Grovt sett kan man si at dagens fysikere jobber på to måter.

Én måte er den man finner i det europeiske forskningssenteret CERN i Sveits. På CERN er det store partikkelakseleratorer der man forsøker å gjenskape forholdene og betingelsene som rådet rett etter Big Bang - det store smellet da universet oppsto.

Hvis vår kunnskap om naturen er som vev, sitter disse forskerne i utkanten av veven og spinner den videre.

Edderkopper

Andre forskere er mer som edderkopper i nettet. De bruker veven - de fysiske reglene - for å finne ut hva disse teoretiske reglene betyr i praksis, enten det gjelder nye smarte materialer, levende celler eller nordlyset.

Selv om fysikerne mener de vet ganske mye i dag, er det store hvite flekker på kartet - eller kanskje vi skulle sagt sorte flekker? Et av de største mysteriene er nemlig den såkalte mørke materien.

Vi kjenner bare opphavet til fire prosent av massen eller energien i universet. Resten er det man kaller “dark matter”, mørk materie, og “dark energy”, mørk energi.

Ukjent partikkel?

Kanskje består den mørke materien av en ukjent partikkel som kan bli avdekket når den nye akseleratoren i CERN kommer på lufta om et par år? Kanskje skyldes den mørke energien at selv det tomme rom har energi?

Fra 96 prosent av universets masse til noe som er for lite til å se, er et ganske stort sprang. Men strengteorien, teorien for det aller minste, er sterkt knyttet til teorien for det aller største.

Strengteorien postulerer at alle partikler består av bitte små strenger som kanskje er 10(-34) meter store. Når ting er så små, begynner selv atomer å bli så store som universer i forhold.

Forener de store teoriene

Strengteorien er ikke bare et forsøk på å se hvor små ting man kan tenke seg, men også på å forene de to store fysikkteoriene fra begynnelsen av 1900-tallet: Einsteins relativitetsteori og kvantemekanikken.

Kanskje kan strengteorien forene alle kjente fysiske krefter, som tyngdekraften og den elektromagnetiske kraften, i en slags felles urkraft som var virksom ved starten av Big Bang?

De fleste fysikere arbeider likevel mer med hvordan de naturlovene vi allerede kjenner påvirker naturen rundt oss, og hvordan lovene kan brukes til å lage nye oppfinnelser.

Superledere

Et godt eksempel er jakten på superledere, materialer som kan lede strøm uten at det blir noe tap underveis, som også virker ved vanlige temperaturer. Det er opplagt hvilke fordeler det vil ha når man for eksempel lager strømledninger.

Man har lenge hatt superledere som fungerer når det er veldig kaldt, -270 grader, men for 20 år siden fant man materialer som kunne lede like bra ved -190 grader. Dette fenomenet skyldes en samhandling mellom elektroner inne i de faste stoffene som ingen helt har forstått enda.

Det jobbes også intenst med å finne nye former for medisinsk avbildning, det vil si å ta bilder inne i kroppen, og for eksempel måle hjerneaktivitet.

Hjernens fysikk

Dette er ikke bare nyttig for pasienter, det kan også gjøre det mulig å komme til bunns i hvordan de fysiske lovene åpner for komplekse systemer som menneskehjernen.

Dagens teknologiske utvikling, der elektroniske komponenter og datamaskiner, blir stadig raskere og mindre. Men denne utviklingen er spådd å nå veggen om 10-15 år.

Kanskje kan nye kvantedatamaskiner, der informasjonen bæres av spøkelsesaktige kvantetilstander, ta over for dagens maskiner, som bærer informasjon gjennom elektriske spenninger.