{"id":12,"date":"2008-04-23T19:09:02","date_gmt":"2008-04-23T17:09:02","guid":{"rendered":"http:\/\/www.johannamortberg.se\/blogg\/?page_id=12"},"modified":"2013-10-23T16:16:14","modified_gmt":"2013-10-23T14:16:14","slug":"las-en-artikel-jag-har-skrivit","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/las-en-artikel-jag-har-skrivit\/","title":{"rendered":"L\u00e4s en artikel jag har skrivit"},"content":{"rendered":"

Super-K ser det osynliga<\/strong><\/p>\n

Den lilla staden Kamioka p\u00e5 den ensliga japanska landsbygden \u00e4r ett v\u00e4lk\u00e4nt namn bland v\u00e4rldens fysiker. Med hj\u00e4lp av sin detektor Super-K har japanerna lyckats uppt\u00e4cka egenskaper hos den sv\u00e5rf\u00e5ngade neutrinopartikeln som ingen trodde existerade. <\/em><\/p>\n

Att ta p\u00e5 sig tofflor n\u00e4r man ska bes\u00f6ka en forskaranl\u00e4ggning som ligger djupt inne i en gruva k\u00e4nns ganska m\u00e4rkligt. Men i Japan \u00e4r det den naturligaste sak i v\u00e4rlden. I berget Ikenoyama strax utanf\u00f6r Kamioka har Institutet f\u00f6r kosmisk str\u00e5lningsforskning, ICRR, sin v\u00e4ldiga neutrinodetektor och h\u00e4r har man gjort uppt\u00e4ckter som f\u00e5tt fysiker runt om i v\u00e4rlden att h\u00e4pna. En av dem \u00e4r Sverker Fredriksson, professor i fysik vid Lule\u00e5 tekniska universitet.<\/p>\n

– I varje \u00f6gonblick passerar flera tusen miljarder neutriner genom v\u00e5ra kroppar och de flesta kommer fr\u00e5n solen. Eftersom neutrinon s\u00e4llan reagerar med andra typer av partiklar \u00e4r den oerh\u00f6rt sv\u00e5r att m\u00e4ta. Det kr\u00e4vs stora apparater f\u00f6r att lyckas och japanernas resultat visar att neutrinerna tycks ha egenskaper som vi inte alls v\u00e4ntat oss, f\u00f6rklarar han.<\/p>\n

Super-Kamiokande som japanerna kallar sin detektor, \u00e4r n\u00e4rmast att likna vid en vattenfylld st\u00e5ltank, placerad i ett bergrum. F\u00f6r att avsk\u00e4rma den fr\u00e5n oviktiga partiklar, \u00e4r taket i bergrummet t\u00e4ckt av plast och ett bes\u00f6k i anl\u00e4ggningen k\u00e4nns som att kliva in i en silverf\u00e4rgad ballong. Plasten kallas f\u00f6r mine guard och \u00e4r speciellt framtagen f\u00f6r att skydda gruvarbetare fr\u00e5n gas som kan frig\u00f6ras i gruvg\u00e5ngar. Detektorns lock, en 4 millimeter tjock st\u00e5lpl\u00e5t, fungerar som golv och h\u00e4r tr\u00e4ngs elektronisk utrustning, r\u00f6rledningar och kalibreringsutrustning. Trycket i berget har f\u00e5tt pl\u00e5ten att b\u00e5gna, vilket f\u00e5r \u00e4ven ett toffelsteg att mullra som \u00e5skan.<\/p>\n

Sj\u00e4lva detektorn \u00e4r 42 meter h\u00f6g och 40 meter i diameter, den inneh\u00e5ller 50 000 ton ultrarent vatten och best\u00e5r av tv\u00e5 delar. En tre meter tjock ytterdel som ska skydda mot oviktig bakgrundsstr\u00e5lning och en inre del d\u00e4r golv, v\u00e4ggar och tak t\u00e4cks av 11 200 s\u00e5 kallade fotomuliplikatortuber. En s\u00e5dan ser ut som en halv meter stor gl\u00f6dlampa och f\u00f6rst\u00e4rker de ljusblixtar som uppst\u00e5r n\u00e4r neutrinon krockar med en atomk\u00e4rna i vattnet.<\/p>\n

– Ljusblixten som uppst\u00e5r kallas Tjerenkovstr\u00e5lning och har mycket karakt\u00e4ristisk form, den \u00e4r konformad och n\u00e4r den f\u00e5ngas upp i detektorn ser vi ser den som en ring. Storleken, formen och intensiteten p\u00e5 ljusringen avg\u00f6r partikelns laddning och den riktning den kom fr\u00e5n. Myonneutriner ger upphov till en skarp, distinkt ring j\u00e4mf\u00f6rt med elektronneutrinerna som avger en luddigare bild. P\u00e5 s\u00e5 s\u00e4tt kan vi best\u00e4mma vilken sorts neutrino det var, f\u00f6rklarar Yoji Totsuka, professor i partikelfysik och chef f\u00f6r Kamiokandeobservatoriet.<\/p>\n

Att placera detektorn under jord \u00e4r viktigt f\u00f6r att slippa bakgrundsstr\u00e5lning, vilket annars p\u00e5verkar experimentet. Men \u00e4ven om Ikenoyama har m\u00e5nga f\u00f6rdelar har berget ocks\u00e5 en hel del nackdelar som f\u00f6rsv\u00e5rar forskarnas arbete.<\/p>\n

– Ett av v\u00e5ra st\u00f6rsta problem \u00e4r att vi beh\u00f6ver rena vattnet i detektorn b\u00e4ttre. I dag har vi flera olika reningssystem som sk\u00f6ter det, men berget \u00e4r rikt p\u00e5 uran vilket g\u00f6r att det l\u00e4cker ut radongas helt n\u00e4ra detektorn. Vi har 100 g\u00e5nger s\u00e5 h\u00f6g radonhalt inne i anl\u00e4ggningen som utanf\u00f6r, vilket g\u00f6r att vi ocks\u00e5 m\u00e5ste rena luften i anl\u00e4ggningen f\u00f6r att inte f\u00f6rst\u00f6ra experimentet. Men radonhalten ligger under gr\u00e4nsv\u00e4rdet, s\u00e5 det ska inte vara farligt f\u00f6r personalen, s\u00e4ger Yoji Totsuka.<\/p>\n

De neutriner som Super-Kamiokande registrerar har bildats i k\u00e4rnreaktioner i solen eller n\u00e4r kosmisk str\u00e5lning tr\u00e4ffat jordens atmosf\u00e4r. Det finns tre typer av neutriner: elektronneutriner, myonneutriner och tauneutriner. Super-Kamiokande registrerar fr\u00e4mst elektron- och myonneutriner och avsl\u00f6jar cirka 30 reaktioner per dag.<\/p>\n

Redan tv\u00e5 \u00e5r efter att detektorn tagits i drift b\u00f6rjade Super-K ge forskarna nya och ov\u00e4ntade data. Enligt forskarnas teoretiska ber\u00e4kningar borde de ned\u00e5tg\u00e5ende neutriner som kommer fr\u00e5n atmosf\u00e4ren vara lika m\u00e5nga som de upp\u00e5tg\u00e5ende neutriner som f\u00e4rdas genom jordklotet innan de n\u00e5r detektorn. Men n\u00e4r forskarna studerade myonneutrinerna st\u00e4mde teorin inte alls, de upp\u00e5tg\u00e5ende myonneutrinerna var mycket f\u00e4rre \u00e4n v\u00e4ntat.<\/p>\n

– 1998 b\u00f6rjade vi ana att vi var n\u00e5got nytt p\u00e5 sp\u00e5ren. Resultaten var s\u00e5 tydliga att de inte gick att bortf\u00f6rklara som smuts i detektorn. Vi hade bevis f\u00f6r att neutriner f\u00f6rsvann och det var d\u00e5 vi la fram teorin om oscillation, ber\u00e4ttar Yoji Totsuka.<\/p>\n

Teorin g\u00e5r ut p\u00e5 att myonneutrinerna kan byta form och bli tauneutriner. Totsuka och hans kolleger tror att f\u00f6rvandlingen beror p\u00e5 att de upp\u00e5tg\u00e5ende neutrinerna f\u00e4rdas mycket l\u00e4ngre \u00e4n de ned\u00e5tg\u00e5ende innan de n\u00e4r detektorn och d\u00e4rmed hinner omvandlas, en process som kan ske flera g\u00e5nger. Att neutrinon kunde byta form var en tanke som \u00f6verraskade m\u00e5nga fysiker.<\/p>\n

– Japanerna s\u00e5g att neutrinerna f\u00f6rsvann, men det \u00e4r \u00e4nnu ingen som vet vad som egentligen sker med dem. Tauneutrinerna \u00e4r n\u00e4mligen mycket sv\u00e5ra att identifiera och man har \u00e4nnu inte kunnat bekr\u00e4fta att myonneutrinerna verkligen blir tauneutriner. Man skulle ocks\u00e5 kunna t\u00e4nka sig att de bildar en steril neutrino som inte v\u00e4xelverkar med andra partiklar, att de s\u00f6nderfaller eller helt enkelt bara f\u00f6rsvinner. Det som f\u00f6rv\u00e5nade oss fysiker var att neutrinon m\u00e5ste ha massa f\u00f6r att kunna omvandlas och hittills hade alla varit \u00f6verens om att den inte hade det, s\u00e4ger Sverker Fredriksson.<\/p>\n

F\u00f6r att tv\u00e5 partiklar ska kunna \u00f6verg\u00e5 i varandra m\u00e5ste de f\u00f6rutom massa helst ha vissa gemensamma egenskaper, till exempel samma laddning eller samma spinn. Alla tre neutrinopartiklar spinner \u00e5t samma h\u00e5ll, men oscillation skulle ocks\u00e5 kunna ha andra orsaker, menar Sverker Fredriksson:<\/p>\n

– Det skulle kunna vara s\u00e5 att neutrinon best\u00e5r av \u00e4nnu mindre delar och att det \u00e4r n\u00e5gonting i dem som reagerar och f\u00e5r den att oscillera. Men det vet man inget om \u00e4n.<\/p>\n

Yoji Totsuka f\u00f6rklarar varf\u00f6r uppt\u00e4ckten har f\u00e5tt s\u00e5 stor betydelse i forskarv\u00e4rlden:<\/p>\n

– Vi har l\u00e4nge vetat att den s\u00e5 kallade Standardmodellen som f\u00f6rutsp\u00e5dde att neutrinon saknar massa inte \u00e4r den slutgiltiga modellen f\u00f6r hur universum fungerar. Att neutrinon kan oscillera inneb\u00e4r det f\u00f6rsta steget mot en ny teorimodell. Vi beh\u00f6ver inte f\u00f6rkasta de gamla f\u00f6rklaringsf\u00f6rs\u00f6ken, men vi har f\u00e5tt b\u00f6rja t\u00e4nka i helt nya banor och det \u00e4r j\u00e4ttesp\u00e4nnande.<\/p>\n

Sedan 1998 har ytterligare tv\u00e5 detektorer observerat fenomenet, en i USA och en i Italien, och oscillationsteorin \u00e4r numer allm\u00e4nt vedertagen. Men japanerna vilar inte p\u00e5 lagrarna utan har stora planer f\u00f6r framtiden. De driver ocks\u00e5 projektet K2K som g\u00e5r ut p\u00e5 att skjuta en konstgjord myonneutrinostr\u00e5le fr\u00e5n en partikelaccelerator i staden Tsukuba utanf\u00f6r Tokyo och m\u00e4ta antalet neutriner som n\u00e5r Super-Kamiokande, 25 mil bort. Projektet som p\u00e5g\u00e5tt i tv\u00e5 \u00e5r har hittills bekr\u00e4ftat oscillationsteorin.<\/p>\n

Japanerna planerar ocks\u00e5 att bygga en \u00e4nnu st\u00f6rre detektor. Anl\u00e4ggningen som g\u00e5r under namnet Hyper-Kamiokande planeras vara klar 2010 och ska bli 420 meter l\u00e5ng och ha en diameter p\u00e5 60 meter. I det v\u00e4ldiga bergrummet ska \u00e5tta stycken enheter p\u00e5 50 g\u00e5nger 50 meter ligga, en detektor som ska inneh\u00e5lla ett megaton vatten.<\/p>\n

– M\u00e5tten \u00e4r inte helt fastst\u00e4llda \u00e4nnu, de kan komma att \u00e4ndras beroende p\u00e5 f\u00f6rh\u00e5llandena i berget. Gruvbolaget h\u00e5ller p\u00e5 att s\u00f6ka efter en l\u00e4mplig plats, men det st\u00f6rsta problemet \u00e4r nog vad vi ska g\u00f6ra av all sten som m\u00e5ste gr\u00e4vas ut, s\u00e4ger Yoji Totsuka.<\/p>\n

M\u00e5let med Hyper-Kamiokande \u00e4r att forts\u00e4tta studera neutriner, men ocks\u00e5 att unders\u00f6ka protonens eventuella s\u00f6nderfall, samma ambition som var orsaken till att man byggde Kamiokandeanl\u00e4ggningen i b\u00f6rjan av 1980-talet.<\/p>\n

– V\u00e5rt s\u00f6kande efter protonens s\u00f6nderfall utvecklades ju inte alls som vi hade trott n\u00e4r vi b\u00f6rjade f\u00f6r tjugo \u00e5r sedan. I st\u00e4llet kom vi in p\u00e5 neutriner och oscillation, men nu \u00e4r vi lustigt nog p\u00e5 v\u00e4g tillbaka till det h\u00e4r med protons\u00f6nderfall igen, s\u00e4ger Yoji Totsuka.<\/p>\n

TEXT & FOTO: JOHANNA M\u00d6RTBERG<\/strong><\/p>\n

FAKTA\/ Tjerenkovstr\u00e5lning<\/strong>
\n(efter Pavel Tjerenkov), str\u00e5lning som uts\u00e4nds n\u00e4r laddade partiklar r\u00f6r sig genom ett transparent medium och deras hastighet \u00f6verskrider ljusets hastighet i mediet. Fenomenet kan liknas vid den ljudbang som uppst\u00e5r n\u00e4r ett flygplan r\u00f6r sig fortare \u00e4n ljudets hastighet i luft. Tjerenkovstr\u00e5lning utnyttjas i Tjerenkovdetektorn f\u00f6r partikelidentifikation inom h\u00f6genergifysiken. Tjerenkovstr\u00e5lning kan \u00e4ven uppst\u00e5 i jordatmosf\u00e4ren som en f\u00f6ljd av h\u00f6genergetisk kosmisk str\u00e5lning.
\nK\u00e4lla: Nationalencyklopedien<\/strong><\/p>\n

Artikeln publicerades i Naturvetaren nr 7 2001<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Super-K ser det osynliga Den lilla staden Kamioka p\u00e5 den ensliga japanska landsbygden \u00e4r ett v\u00e4lk\u00e4nt namn bland v\u00e4rldens fysiker. Med hj\u00e4lp av sin detektor Super-K har japanerna lyckats uppt\u00e4cka egenskaper hos den sv\u00e5rf\u00e5ngade neutrinopartikeln som ingen trodde existerade. Att ta p\u00e5 sig tofflor n\u00e4r man ska bes\u00f6ka en forskaranl\u00e4ggning som ligger djupt inne i […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","template":"","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"class_list":["post-12","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/12","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=12"}],"version-history":[{"count":3,"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/12\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5001,"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/12\/revisions\/5001"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/johannamortberg.se\/blogg\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=12"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}