Gummirum och supersträngar

2008-04-08 23:00  

Knutteori och partikelfysik var två av de forskningsfält som belönades med årets Göran Gustafsson-pris. Fem forskare fick dela på sammanlagt 23 miljoner kronor när Sveriges största forskningspris delades ut av kungen den 31 mars.

Geometri är som bekant den matematiska disciplin som sysslar med längder, vinklar, areor och volymer. Topologi är vad som blir kvar när man tagit bort dessa fyra egenskaper. I topologin är allting oändligt töjbart, som i ett enda stort gummirum. Men trots töjbarheten finns det fundamentalt olika typer av objekt i gummirummet, detta beroende på hur många hål de har.

En boll kan knådas och töjas, och utan problem förvandlas till en skål eller ett bord eller en fåtölj. Däremot inte till en bilring (torus). Ringen har nämligen ett hål och tillhör därmed en annan klass av objekt. Den kan lätt bli till en kaffekopp med ett öra eller en trädgårdsslang, men inte till en tallrik.

Tobias Ekholm vid Uppsala universitet forskar inom topologi, differentialgeometri och knutteori. Det sistnämnda handlar om på vilka sätt en sluten slinga kan vara tilltrasslad.

Om man löser upp trasslet kan man identifiera en rad olika grundknutar med olika korsningstal. Den enklaste typen är 0-knuten, med korsningstalet 0. Ingen knut alls, alltså. Nästa är treklöverknuten, med korsningstalet 3.

– En vanlig enkel slipsknut har korsningstalet tre. Man kunde ju tro att en dubbelknuten slips skulle vara mer komplicerad, men det är den faktiskt inte. Den visar sig vara en o-knut.

Nu är det inte bara för att knyta slipsar som knutteori är användbart. Beräkningsmetoderna för knutteorin går också att använda för problem inom teorierna om supersträngar.

Supersträngar är just vad fysikpristagaren Ulf Danielsson från Uppsala sysslar med.

Men hur är det? Har inte Stephen Hawking sagt att han inte tror på supersträngarna?

– Jo, och han slog vad med en amerikansk fysiker om en flaska vin att strängarna inte finns. Men han lär ha ändrat sig på senare tid, och skickat över flaskan. Hawking har ju studerat svarta hål och funnit att de är perfekta informationsförstörare, något som strider mot kvantmekaniken. Men denna paradox – kalladHawkings informationsparadox– kan vi lösa i strängteorin.

Kan experiment vid den nya acceleratorn LHC vid Cern bekräfta supersträngarnas existens?

– Njaä. Men framtida resultat kan nog visa vilka delar av strängteorin som definitivtinteöverensstämmer med verkligheten.

Tror du man kommer att hitta Higgs-bosonen när acceleratorn kommer igång till sommaren?

– Ja, säkert. Men betydligt mer spännande blir att se om det dyker upp andra tunga partiklar. Standardmodellen för materiens uppbyggnad förutsäger att det ska finnas en mängd mycket tunga så kallade supersymmetriska partiklar.

Det är en himla turatt det finns katalysatorer, för hur skulle världen se ut annars? Det är katalysatorer som krackar oljan i raffinaderierna till bensin, och det är katalysatorer som reducerar koloxid, kolväten och kväveoxider i bilavgasena.

Tyvärr är katalysatorer ofta tillverkade av sällsynta metaller och därmed dyrbara. Därför vill man utnyttja materialet maximalt. Ett sätt är att skapa porösa material med så stor yta som möjligt.

Xiaodong Zou är kemist vid Stockholms universitet, och har funnit metoder för att specialtillverka kristallina material med porös struktur och definierad porstorlek. Materialen består av både oorganiska och organiska komponenter, vilka sätts ihop ungefär som legobitar. Det går att göra metallorganiska kristallina material med hålrum ända upp i storleksordningen 2 nanometer. Det låter inte så mycket, men i kristallsammanhang är det gigantiskt.

Hur vet egentligen en cell vad den är?

– Jo, svarar Stefan Thor vid Linköpings universitet, cellens identitet är summan av alla dess påslagna gener. Är de och de generna påslagna får vi en levercell, är de och de på blir det i stället en nervcell, och så vidare.

Vilka gener som ska vara på eller av för olika ändamål bestäms i sin tur av arvsmassans 2 000 reglergener. Det finns alltså gott om variationsmöjligheter, och nu gäller det att kartlägga koden som styr det hela.

Det går naturligtvis åt mycket genetisk material när man forskar på gener och ser om de är på eller av. Var kommer det ifrån?

– Man använder sig med fördel av drosophila melanogaster– bananflugor.

Var och ensom brukar lida av vårsnuva vet hur irriterande det är. Kroppens immunförsvar tänker fel och reagerar aggressivt på fullständigt harmlösa pollen som om de varit livshotande bakterier. Resultatet blir olika typer av allergiska besvär.

Liknande, men allvarligare, missförstånd kan göra att man blir allergisk mot sig själv. Auto­immuna sjukdomar – som reumatism, typ 1-diabetes och MS – innebär att immunförsvaret löper amok och går till attack mot delar av den egna kroppen.

En av dessa reumatiska sjukdomar kallas Sjögrens syndrom och drabbar kroppens körtlar, som blir kroniskt inflammerade. Tyvärr visar det sig att sjukdomen går över från mor till foster, och kan orsaka hjärtblock – en inflammation som klipper av nervinpulserna som styr hjärtrytmen hos fostret.

Marie Wahren-Herlenius vid Karolinska institutet studerar hur man kan diagnostisera och behandla sådana problem, och vilken roll b-lymfocyter – antikroppsskapande vita blodkroppar – spelar i sjukdomsförloppet.

Skogsarbetaren som blev fastighetsmiljardär och stordonator

Göran Gustafssonföddes 1919 i en liten by utanför Gällivare. Efter folkskolan började han som skogsarbetare, där han snart gick under namnet Sko-Göran. Detta för att han försåg sina arbetskamrater med arbetsskor.

Så bra gick affärerna att han öppnade sin egen skoaffär. Det gick också lysande, så han öppnade en till. Snart hade han inte bara en rad butiker, utan ägde också fastigheterna där hans skoaffärer huserade.

Därefter började han köpa in och bygga hela köpcentrum i Stockholm och Uppsala, och med tiden blev han en av Sveriges största fastighetsägare. Han ägde också Bukowskis.

1989, året före fastighetskrisen och när priserna låg på topp, sålde han sitt fastighetsimperium och bildade Göran Gustafssons stiftelse för naturvetenskaplig och medicinsk forskning. Stiftelsen förvaltar ett kapital om cirka en miljard kronor.

Sedan 1992 delas årligen fem priser ut till yngre forskare, som vardera får 4,5 miljoner kronor att användas till egen forskning i Sverige under tre år. Till detta kommer 100 000 kronor i fickpengar.

Prisen kan inte sökas, utan prisnomineringar kommer från landets universitet och högskolor och bereds av Kungliga Vetenskapsakademien. Prisen delas sedan ut varje år på Göran Gustafssons högtidsdag, den 31 mars.

Läs mer på: www.gustafssonsstiftelse.se

Handläggare av priserna är Ny Tekniks egen problematiske professor Göran Grimvall.

Kaianders Sempler

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt