Forskerpris til professor Christopher Pethick: – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2007 > Forskerpris til profes...

31. oktober 2007

Forskerpris til professor Christopher Pethick:

Kolde gasser og varme stjerner

Hvad har ultrakolde atomer i laboratoriet og neutronstjerner ude i universet tilfælles? – svaret er fysikeren Christopher Pethick, professor på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Han har netop fået Lars Onsager Prisen for sin forskning, og selv om de to emner umiddelbart synes langt fra hinanden, er der en sammenhæng, nemlig hvordan atomer vekselvirker med hinanden.

Christopher PethickChristopher Pethick er englænder og startede karrieren på Oxford Universitet, hvor han læste fysik og i 1965 blev Dr.Phil. i en afhandling om flydende helium-4. Almindeligt helium er det næst-hyppigste stof i universet, men mindre hyppigt på Jorden. Helium har to varianter, helium-3 og helium-4, som begge er stabile isotoper, der er meget vigtige for forskere til at studere fysiske fænomener.

Mærkelige fænomener
Når helium-4 køles ned til under -271 grader Celcius, bliver den en supervæske med helt usædvanlige egenskaber, og hvis man for eksempel har den i en åben beholder, kan den kravle op ad siderne og flyde ud af beholderen. Det mærkelige fænomen kan hverken forklares ved hjælp af klassiske atommodeller eller elektriske beregninger. Fænomenet kan kun forklares ved hjælp af kvantefysik, der beskriver hvordan partikler inde i atomkernen opfører sig på mikroskopisk plan.

I 1966 rejste Christopher Pethich til Illinois i USA, hvor han arbejdede med helium-3, som ikke findes i naturen, men skabes kunstigt. Det er et meget sjældent stof, men det var nu faldet så meget i pris, at det blev muligt at lave flere eksperimenter.

Helium-3 var et underligt stof. Som man havde forudsagt teoretisk, opførte flydende helium-3 sig anderledes end flydende helium-4, men resultaterne af eksperimenterne fulgte ikke de teoretiske beregninger. Med udgangspunkt i kvantemekaniske teorier kom Christopher Pethick frem til en ny forklaring. Det viste sig, helium-3 kerner opfører sig som små magneter, sådan at elementarpartiklerne inde i kernen frembringer magnetiske svingninger, der forplanter sig i bølger fra atom til atom. Det er det samme fænomen, der kan forklare, hvordan metaller kan blive superledende.

Ultra kolde gasser
Igennem det seneste årti har Christopher Pethick hovedsageligt arbejdet med ultra kolde gasser, der køles ned til en milliontedel af en grad over det absolutte nulpunkt på minus 272 grader Celcius. Selv om disse gasser umiddelbart ser ud til at være meget anderledes end flydende helium, kan mange fænomener i kolde gasser forklares på basis af ideer udviklet i forbindelse med flydende helium. Prisen til Chris Pethick tildeles for hans arbejde inden for flydende helium og kolde gasser.

Men Christopher Pethick kigger ikke kun indad i atomernes allermindste elementarpartikler, han har også blikket rettet udad til neutronstjerner i universet.

Komplekse stjerner
”En neutronstjerne har lige så stor masse som Solen, men den er kun på størrelse med København”, fortæller Christopher Pethick, der blev professor på Nordita ved Niels Bohr Institutet i 1973. Vores sol er en mellemstor stjerne. Når de meget tunge stjerner, der er mere end 8 gange så tunge som vores sol, dør, sker det meget dramatisk. De eksploderer og danner en supernova, der sender en sky af gas og støv ud i verdensrummet. Inde i midten dannes der enten et sort hul eller en neutronstjerne, som er en meget kompakt kerne.

”En neutronstjerne ligner en enorm atomkerne, og mange af neutronstjernens egenskaber kan forklares ved hjælp af, hvad vi har lært fra flydende helium i laboratoriet”, fortæller Christhopher Pethick. ”Det spændende for mig er den komplekse fase, stjernen gennemgår, når den falder sammen og bliver til en tæt masse. Partiklerne presses så tæt sammen, at elektronerne ophæver protonernes ladning, så de bliver til neutroner. Tomrummet mellem atomernes kerne og elektronerne forsvinder, og der er kun den kompakte kerne tilbage. De teoretiske modelberegninger viser, at lige inden kernerne presses sammen, har de ikke længere kugleform. Kernerne har form af strenge eller plader, og massen bliver til en kompakt væske, der strækker sig over mange kilometer”, forklarer han.

Christopher Pethick får Lars Onsager Prisen sammen med Gordon Baym (University of Illinois), som han i mange år har arbejdet sammen med, og som er adjungeret professor på Niels Bohr Institutet samt Tin-Lun Ho fra Ohio State Universitet. Prisen uddeles af the American Physical Society.