Svar:
Agnes! Med standardmodellen inom partikelfysik avses den modell som beskriver de minsta partiklarna och deras interaktioner (kraftverkningar) genom elektromagnetisk, stark och svag växelverkan med hjälp av kvantfältteori. Standardmodellen är en kvantmekanisk teori, men den är ingen heltäckande modell eftersom den inte innefattar gravitationskraften. Se bilden nedan och Standardmodellen.

Standardmodellen kom inte till genom att en person hade en bra idé. Den kom till genom att man under 50-60-talen med hjälp av allt större acceleratorer upptäckte fler och fler partiklar. Till sist blev det en förfärlig röra med partiklar. Då upptäckte några fysiker ett mönster i partiklarnas egenskaper genom att klassificera partiklarna med avseende på olika egenskaper. Man kunde då se att vissa platser i schemat var tomma. Då fick man en antydan till vad man skulle leta efter. Nu har man hittat alla partiklar i det ursprungliga schemat. Om det finns fler partiklar än de som omfattas av standardmodellen vet man inte.

I standardmodellen ingår två typer av partiklar, leptoner och kvarkar. Dessutom ingår higgspartikeln (som har att göra med elementarpartiklarnas massor) och kraftförmedlingspartiklar.

Lepton: Leptonerna är den ena huvudgruppen av fermioniska (med halvtaligt spinn) elementarpartiklar. Av leptoner finns det sex stycken aromer, vilka liksom kvarkarna delas in i tre familjer. Varje familj består av en partikel och tillhörande neutrino. Se Lepton.

En kvark är en elementarpartikel som tillsammans med en eller flera andra kvarkar bygger upp den grupp partiklar som kallas hadroner (t.ex. nukleoner och mesoner). Så vitt man vet idag är kvarkarna, tillsammans med leptonerna, materiens minsta byggstenar. Det finns sex olika typer av kvarkar, kända som aromer. Aromerna med den lägsta massan, uppkvarken och nedkvarken, är i allmänhet stabila och mycket vanligt förekommande i universum. Se Quark.

Den viktiga skillnaden mellan leptoner och kvarkar är att leptoner växelverkar bara med den svaga kraften medan kvarkar växelverkar med både den svaga och starka kraften.

Här är en kul föreläsning om hur atomer och kvarkar är uppbyggda:



Eftersom mycket få personer fullt ut förstår standardmodellen är dess praktiska betydelse mycket begränsad. Det ligger emellertid i människans natur att försöka förstå världen omkring sig, och för detta är standardmodellen tillsammans med big bang teorin mycket viktiga puzzelbitar. Även om man inte förstår teorierna fullständigt, kan det vär vara intressant att veta att universum är uppbyggt av kvarkar och leptoner och att universum skapades i en gigantisk explosion för 13.7 miljarder år sedan...? :-)

Ett annat skäl att bedriva avancerad forskning t.ex. på CERN är att man utvecklar ny teknik som kan användas för andra ändamål. Ett exempel är avbildning för medicinsk diagnos (PET, se Positron_emission_tomography).

Ett annan utveckling är när Tim Berners-Lee (Tim_Berners-Lee) på CERN ville åstadkomma ett informationssystem som forskarna kunde använda för snabb kommunikation av data och idéer. Det dröjde inte länge innan man insåg att detta system hade generell tillämpbarhet, och WWW (World_Wide_Web) var fött.

Avancerad forskning är även utmärkt för att utbilda nästa generations forskare, lärare, industriledare och entreprenörer.

Några negativa effekter av grundläggande forskning är svårare att hitta. Möjligen om man använder kunskapen till destruktiva tillämpningar, t.ex. vapen. Men då är det tillämpningarna som är destruktiva, inte kunskapen. Sedan kan man även hävda att frontilinjeforskning inom vissa områden (t.ex. partikelfysik, astrofysik) är dyr eftersom den kräver stora och avancerade apparater.

/fa

/Peter E 2012-11-26

Svar:
Thomas! Jag vet inte vilken figur du syftar på, men jag antar det var en lik nedanstående från Global_warmingObserved_temperature_changes. Plotten är från data från historiska källor, trädringar, glaciärer, koldioxidhalt, mm.

Osäkerheten är emellertid stor, och det är inte säkert att kurvorna representerar globala temperaturer. Dessutom är temperaturändringarna mycket små. Förutom den mycket snabba ökningen från 1900 (ganska säkert beroende på vår användning av fossila bränslen) är det två effekter som är någotsånär etablerade:

1 Den medeltida varma perioden (Medieval_Warm_Period).

2 Den lilla istiden (Little_Ice_Age). Denna är egentligen inte en riktig istid utan en period med speciellt kalla vintrar eventuellt med samband med den låga solaktiviteten (Maunder_MinimumLittle_Ice_Age).

Enligt figuren i fråga [830] varierar de varma perioderna mellan 10000 och 20000 år, men de olika 110000-årsperioderna har ganska olika struktur, så man kan knappast dra någon slutsats av dem. Men det är korrekt att mesta tiden är istider.

Om den globala uppvärmningen orsakad av växthuseffekten räddat oss från nästa istid kan vi inte säga något om. Frågan är vilket som är värst: att dränkas av höjda havsnivåer eller att täckas av ett flera kilometer tjockt istäcke! I vilket fall som helst så sker ändringarna långsamt (100-1000-tals år), så vi hinner flytta. Tidsskalan för uppvärmningen p.g.a. fossila bränslen är emellertid mycket kortare än tidsskalan för istiderna, så min gissning är att vi inte får någon mer istid på ett bra tag.

Den lilla istiden är för övrigt möjligen orsaken till att skåningar är svenskar och inte danskar -- Karl X Gustav med armé kunde tåga över bälten och besegra danskarna (freden i Roskilde 1658), se länk 1, 2 och Tåget_över_Bält.

/Peter E 2012-12-03

Svar:
Fredrik! Blev lite filosofiskt det där :-). Se fråga [951] för en diskussion om determinism.

Ja, man kan antagligen se en yttring av av slumpmässighet som överlevt från Big Bang. Temperaturvariationerna i den kosmiska bakgrundsstrålningen (se fråga [705]) kan vara slumpmässiga s.k. vakuumfluktuationer (se fråga [11001]) från före den supersnabba expansionen (inflationen) 10^-38 sekunder (se fråga [17472]) efter Big Bang.

Nedanstående bild från rymdsonden Planck (länk 1) visar de senaste resultaten på "grynigheten" hos universum när det var 380000 år gammalt.

Den största enhet jag vet man visat att den uppför sig kvantmekaniskt slumpmässigt är fullerener genom en dubbelspalt, se fråga [1807].

Slumpmässighet och obestämbarhet förekommer inte bara i kvantmekaniska system. Det finns även många klassiska system som är kaotiska, se t.ex. fråga [17160] om planeternas rörelse i solsystemet.

Kvantmekanikens räknelagar fungerar oberoende av massa och energi. Det är bara att kvantmekaniska effekter blir mycket små med makroskopiska värden på massan.

Korrespondesprincipen innebär att kvantmekaniska effekter övergår i klassiska värden för höga kvanttal, se Correspondence_principle:

The rules of quantum mechanics are highly successful in describing microscopic objects, atoms and elementary particles. But macroscopic systems, like springs and capacitors, are accurately described by classical theories like classical mechanics and classical electrodynamics. If quantum mechanics were to be applicable to macroscopic objects, there must be some limit in which quantum mechanics reduces to classical mechanics. Bohr's correspondence principle demands that classical physics and quantum physics give the same answer when the systems become large.

/Peter E 2013-04-08

Svar:
Hej Alexandra!

Väldigt liten! Järn, t.ex.. har en radie av 126 pm (picometer), se länk 1. Det är 0.000000000126 m. Om man placerar järnatomer i en rad på din nagel (1 cm) så får det plats 0.01/(20.000000000126) = 40.000.000 = 40 miljoner atomer.

Trots att atomer är så små så går det faktiskt att avbilda dem. Bilden längst ner visar rader av guldatomer (se fråga [17235]).

Här är en trevlig video om atomers storlek. Tyvärr på engelska, men det finns text på norska.

/Peter E 2013-09-13

Svar:
De individuella mätplatserna ger naturligtvis lokala värden, men de kan kopplas ihop med t.ex. GPS-mätningar, se länk 1 och
Vattenstånd.

Globalt kan man mäta läget av vattenytan med en precision av ett par centimeter med satelliter utrustade med infraröd-radar, se Satellite_altimetrySatellites.

Vattennivån beror av många parametrar, framför allt av lufttryck, temperatur, vindar och landhöjningen.

Vad gäller skillnaden på grund av skillnaden i salthalt kan vi göra en överslagsberäkning där vi betraktar Östersjön och Kattegatt som ett U-rör. Låt h vara vattenpelarens höjd. För jämvikt (samma tryck vid botten) gäller:

r_Ö g h_Ö =
r_K g h_K

vilket ger

Dh = h_K(1-r_K/r_Ö)

Vi gissar att salthalterna i Kattegatt och Östersjön är 3% resp 1%. Länk 2 innehåller en kalkylator för saltvattens densitet. Vi får vid 10^oC 1.023 repektive 1.008. Vi får om vi dessutom antar att djupet är 20 m:

Dh = 20(1-1.023/1.008) = -0.3 m

vilket är nära det angivna värdet 35-40 cm i artikeln "Så skall vi möta hotet från havet" i Forskning och Framsteg nr 8 2013.
/Peter E 2013-09-16

Svar:
Mja, kanske inte direkt men kombinationen hav och kontinentaldriften har en stabiliserande verkan på koldioxidhalten och därmed på jordens temperatur, se fråga [17321].

Venus, som saknar hav och kontinentaldrift har en atmosfär med koldioxid av 90 atmosfärers tryck och därmed, genom en extrem växthuseffekt, en yttemperatur på uppemot 500^oC, en temperatur som omöjliggör liv som vi känner det.

Det är möjligt att domänen arkéer (se Arkéer) är ursprunget till liv i s.k. "black smokers" (se Hydrothermal_vent).

Vulkanism har även antagligen orsakat massutdöenden som stimulerat utvecklingen av nya arter (se Massutdöende).
/Peter E 2013-10-11

Svar:
Sekunden definierades från början i förhållande till solens rörelse eftersom man inte vill ha en systematisk förskjutning av dygnet. Rotationstiden du ger 23h 56m 4.100s är i förhållande till stjärnorna. Men efter ett dygn har jorden rört sig i sin bana kring solen med en vinkel som motsvarar knappt 4m. Dygnet i förhållande till solen blir alltså lite längre, se nedanstående figur. I detta sammanhang står det i svenska Wikipedia:

Tidiga definitioner av sekund baserades på hur solen verkade röra sig runt jorden. Soltiden delades in i 24 timmar, där var och en bestod av 60 minuter av 60 sekunder vardera. Sekunden definierades då som 1/86400 av den genomsnittliga soldagen. Under 1800- och 1900-talet visade dock astronomiska observationer att den här genomsnittliga tiden blir något för lång, och att solen/jorden inte längre kunde anses vara en passande utgångspunkt för definitionen. Med tillkomsten av atomur började man istället definiera sekunden på naturens fundamentala grunder. Sedan 1967 har sekunden definierats som varaktigheten av 9,192,631,770 perioder av den strålning som motsvarar övergången mellan de två hyperfinnivåerna i grundtillståndet hos atomer isotopen cesium-133.

Skottsekund. I början av 1900-talet beräknades dygnets längd så exakt att jordens oregelbundna rotation började märkas. En sekund fastlades så att det gick 86400 (24x60x60) sekunder på ett dygn. Under 1990-talet gick det cirka 86400,002 sekunder på en jordrotation. Efter grovt räknat 500 dygn drog sig jorden därför 1 sekund mot en exakt klocka. Eftersom man inte vill ändra enheten sekund, som sedan 1967 definieras oberoende av jordrotationen, får man skjuta till sekunder i tideräkningen då och då.

Se vidare Sekund och Skottsekund.

/Peter E 2013-11-18

Svar:
Jan! Trevligt med lite diskussion om svaren! När det gäller annat än grundläggande fysik är vi inte alltid experter.

Jag antar du refererar till fråga [11980].

I Arthur C Clarkes film "2001 - ett rymdäventyr" (2001:_A_Space_Odyssey_(film)) försöker den HALsstarriga datorn döda Poole när han gör en rymdpromenad. Poole dör visserligen, men han exploderar inte. Nu är väl inte filmer det bästa sanningsvittnet även om man någon gång kan visa förvånadsvärda kunskaper. )

Det finns mycket bra artiklar i den engelska Wikipedia:
Space_exposure och Uncontrolled_decompression. Av dessa framgår det att tryckförlust från en atmosfär till noll inte orsakar någon explosion även om den som utsätts dör ganska snabbt.

Det enda kända fallet av fullständig tryckförlust var vid landningen av Soyuz_11.

_____________________________________________________________

) En av mina favoritscener är när hjältarna i en annan film flyr genom en fabriksliknande byggnad. Man kommer fram till en lång, rak apparat. Den manlige hjälten frågar "What is that?" på vilket kvinnan svarar "It must be a linear cyclotron". Bara en kärnfysiker kan finna detta roligt!
/Peter E 2014-01-07

Svar:
Filippa! Vi är inte experter på geologi, men lite kan vi säga.

I naturvetenskap är det sällan en person och en observation som etablerar ny kunskap - oftast är det en serie mindre upptäckter så man till slut kommer fram till det förhoppningsvis korrekta. För jordens inre är det framför allt följande observationer som varit viktiga för att bygga en modell:

Seismiska vågor från jordbävningar och explosioner

Jordens medeldensitet

Jordens magnetfält

Temperatur som funktion av djupet (endast nära ytan)

Relativ förekomst av grundämnen i solsystemet

Allmänna kunskaper i kemi och fasta/flytande material

Lite historik om seismologi finns i artikeln SeismologyMapping_the_earth's_interior.

Den enda direkta påverkan från kärnan är det jordmagnetiska fältet, se fråga [19301].

På din fråga om hur det påverkat olika kulturer skulle jag vilja påstå: inte alls. Normalt står naturvetenskapen fritt från kultur och religion. Undantaget är naturligtvis evolutionsläran som är kontroversiell i flera religioner.

Mer om vad man trott om jordens inre finns i Wikipedia-artiklarna Teorin_om_en_ihålig_jord och Hollow_Earth.

Se vidare Structure_of_the_Earth.

/Peter E 2014-02-05

Svar:
Ja, det är inget direkt hinder för det, men stora djur måste bindas fast så det är djurplågeri. Man skulle alltså knappast ta med stora djur på längre rymdfärder. Man har emellertid sänt upp t.ex. hundar (Lajka), fiskar och möss för att se hur de beter sig, och de anpassar sig ganska väl. Se vidare länk 1 (från NASA på engelska).

Om du tänker på att ha djur för produktion av mjölk, ägg och kött, så är det knappast aktuellt. Det är mer effektivt att ta med mat eller möjligen odla grönsaker. I fråga [16231], [12874] och Space_food finns information om mat och grönsaker vid rymdfärder.

Ett problem för större djur och människor är att tyngdlösheten orsakar muskelförtvining, så man måste träna kroppen ordentligt.

Länk 2 är mupparnas version av "Pigs in Space" där Miss Piggy har problem med tyngdkraften.
/Peter E 2015-10-24