Svar:
När vi tittar ut i universum ser vi lysande materia (mest stjärnor). När man ser på hur stjärnor som befinner sig i ytterkanten av en galax rör sig finner man att den lysande materien i galaxen räcker inte till. Man antar att dessa stjärnor rör sig runt galaxerna ungefär som planetena rör sig runt solen.

Det finns alltså tecken som tyder på att det finns mer materia i universum än vi kan se. Denna materia brukar kallas för "mörk materia" (dark matter på engelska).

Det kan vara den "vanliga" materien som inte lyser och det kan vara former av materia som vi ännu imte upptäckt i våre laboratorier. Ingen vet säkert idag

Råd Studera fysik! Det finns många spännande saker kvar att upptäcka.

Några partiklar som heter nekliner finns inte. Du kanske menar neutriner? Dessa små partiklar bidrar säkert en del till den mörka materien.

/GO 1998-04-09

Svar:
Han var den som gjorde de experiment som visar hur atomen är uppbyggd. I detta
experiment sköt han alfapartiklar mot ett tunt folie och kom fram till att huvuddelen av atomens massa var koncentrerad i en kärna som är 1/10000 del av kärnans storlek. Bohr kompetterade sedan modellen med att det är elektroner som rör sig runt kärnan och bestämmer till en stor del atomens egenskaper.

Fundera: Antag att du är en skurk i vilda västern. Det kommer
en prärievagn som du tror är lastad med bomull. För att testa detta skjuter
du
hundra skott mot vagnen. 99 skott går rakt igenom vagnen medan ett studsar
tillbaks mot dig. Var vagnen lastad med bomull? Vad tror du vagnen var
lastad med?

Rutherfors experiment liknar mycket exemplet ovan. Han blev väldigt förvånad
när nästan, men inte riktigt, alla alfapartiklarna gick rakt igenom foliet. Han tolkade detta
som att
nästan allt är tomrum men att det finns små, men mycket tunga atomkärnor
mitt inne i atomen.

Det var han som formulerade atommodellen som säger att det finns en liten
men tung kärna i mitten.

Han fick Nobelpriset i kemi 1908 för tidigare arbeten om sönderfall av atomkärnor, se The Nobel Prize in Chemistry - Laureates.
/GO/lpe 1998-11-16

Svar:
MRI (Magnetic Resonance Imaging) kallades tidigare NMR (Nuclear
Magnetic Resonance), vilket bättre beskriver vad det är frågan
om. Det är alltså kärnans magnetiska moment som ger upphov
till olika energitillstånd i ett externt magnetfält. Ja,
det är samma effekt som Zeemaneffekten, men den senare hänför sig till elektronskalets magnetiska moment.
/Peter Ekström 1998-05-11

Svar:
Detta är ett ganska tekniskt ämne, men vi skall försöka förklara det så enkelt som möjligt.

För att förstå bakgrunden till transmutation är det nyttigt att titta på de problem som finns med kärnenergin som vi utnyttjar den nu:

• Den ger upphov till långlivat radioaktivt avfall som är
  besvärligt att bli av med på ett säkert sätt.

  
  

• Kärnkraftreaktorer kan haverera och ge upphov till
  allvarliga skadeverkningar. Orsaken till detta är att man
  måste samla mycket (många ton) klyvbart uran i en liten volym för att
  kedjereaktionen skall kunna underhållas. Detta ger upphov till
  två problem:
  
  
  
  1. Reaktorn kan om man förlorar kontrollen bli "överkritisk"
     (varje generation neutroner från fissionsprocessen producerar
     fler neutroner som ger upphov till fission) och rusa iväg. I
     de flesta reaktorer som finns i dag så upphör denna "rusning"
     dock av sig själv, men reaktorn kan förstöras.
     
  2. Även om fissionsprocessen upphör (vilket den gör om en
     reaktor havererar), så måste man fortsätta att kyla bränslet
     under flera timmar. Om man inte gör det får man vad man kallar
     en härdsmälta. Har man otur så kan det radioaktiva materialet
     i härden komma ut i omgivningen. Olyckan i Three-Mile-Island
     var en härdsmälta, men den kraftiga inneslutningen, som finns
     i de flesta moderna reaktorer, höll, och ingen radioaktivitet
     kom ut i omgivningen.
     
  
  

Det grundläggande säkerhetsproblemet med våra nuvarande reaktorer är allså att de måste innehålla mycket uran. Om man försökte göra
en mindre reaktor, så skulle alltför många neutroner läcka ut ur
reaktorn, och vi kan inte vidmakthålla kedjereaktionen.

Idén med transmutation är att man tillför extra neutroner
utifrån. Dessa produceras genom att man låter en stråle
med protoner från en partikelaccelerator träffa ett
strålmål och producera neutroner genom s.k. spallation (sönderdelning - man slår alltså i princip sönder atomkärnorna i sina beståndsdelar neutroner och protoner, se SpallationNuclear_spallation). Reaktorn placeras nära strålmålet, och de extra neutronerna medför att
vi kan underhålla en kedjereaktion med mindre mängd uran
i reaktorn - reaktorn är "underkritisk", vilket innebär
att så snart vi stänger av acceleratorn (det kan vi alltid
göra - det är bara att dra ur "sladden"), så har vi
ett snällt hanterbart system, som inte kan ge upphov till en härdsmälta.

En annan fördel är att vi kan "förbränna" (transmutera) allt
radioaktivt material, och vi kan på så sätt bli av
med avfallet.

En tredje fördel är att vi kan använda thorium som bränsle.
Det finns mycket mer thorium än uran (speciellt eftersom
vanliga reaktorer bara använder mindre är 1% av uranet -
isotopen U-235), varför vi har en i praktiken outtömlig
energikälla som dessutom är säker och inte ger upphov till
radioaktivt avfall.

Figuren nedan visar principen för ett system för transmutation som även producerar elektricitet.

Detta låter nästan för bra för att vara sant! Vi
löser alla problem med den nuvarande kärnkraften och får
en outtömlig energikälla! Det finns emellertid olösta
(med antagligen inte olösliga) problem:

• Idén är ganska ny, och det krävs ett långt
  och dyrt utvecklingsarbete för att realisera den.
  
• Man måste kunna utföra en kemisk separation av
  olika grundämnen i bränslet: de stabila och kortlivade
  ämnena kan slutförvaras, medan långlivade radioaktiva ämnen måste föras tillbaka till transmutationsreaktorn.
  
• Bara ett till synes enkelt problem som att göra
  ett strålmål som tål en mycket intensiv bestrålning
  med protoner är inget trivialt. Man arbetar nu
  med ganska komplicerade system med en blandning av
  bly/vismut i flytande form.
  
• I Sverige har vi ytterligare ett problem:
  utveckling av ett transmutationssystem är olagligt
  enligt den beryktade "tankeförbudsparagrafen":
  

  Paragraf sex i lagen om kärnteknisk verksamhet lyder: Ingen får utarbeta konstruktionsritningar, beräkna kostnader, beställa utrustning eller vidta andra sådana förberedande åtgärder i syfte att inom landet uppföra en kärnreaktor.
  Gemenligen kallad "Lex Birgitta Dahl" - oåterkallerlig.

  Riksdagen måste ändra denna lag innan verkligt
  utvecklingsarbete kan komma igång i Sverige. (Tillägg: Lagen är numera avskaffad)
  

Numera bedrivs forskning om transmutation i ganska stora projekt i flera länder. Än så
länge får man nog betrakta dessa som "förstudier".

Ämnet är relativt nytt och det mesta som finns skrivet
är på engelska och ganska tekniskt. Länken, som
uppdateras kontinuerligt, ger en lista på de websites
vi hittat.

/Peter Ekström 2002-10-10

Svar:
Det är i praktiken omöjligt att göra en sådan bomb. Den enda sättet att idag tillverka antimateria är i stora partikelacceleratorer, men endast
i mycket små mängder.

En sådan hypotetisk bomb skulle bli mycket starkare än ett vanligt kärnvapen, kanske 1000 gånger starkare än en "vanlig" bomb med samma massa.

Det skulle bildas väldigt mycket gammastrålning som säkert skulle producera radioaktiva nuklider nära sprängstället. Dessa nuklider skulle stråla
under mycket lång tid.

Det skulle inte finnas någon möjlighet att spränga hela jorden.

 
Läs I Forskning och Framsteg nr 3 (april) 1996 (Forskning & Framsteg, webbarkivet)finns en
bra artikel om antimateria och de försök som gjorts att framställa
denna form av materia.
/GO 1998-11-17

Svar:
1 Gluoner kan finnas i varianterna av typ röd-antigrön. Det finns 6 sådana
kombinationer.
Dessutom finns det kombinationer av typen röd-antiröd - blå-antiblå
som
inte är färglösa trots att det verkar så. Enligt kvantmekaniken måste man lägga ihop färgladdningarna enligt vissa symmetrier och de
kombinationer man får måste vara oberoende av varandra. Totalt blir det 8 stycken sådana oberoende tillstånd. Det går tyvärr
inte att förklara med enkel matematik.

2 Kvarkar i vanlig materia har färg men inte antifärg. Däremot finns
det antifärg i
det "gluonmoln" som finns inne i nukleonerna. Detta märks inte utanför partikeln
eftersom hela systemet (kvarkar + gluoner) är färgneutralt.

3 Supersträngar är rena tankekonstruktioner som rör sig i rum med en tidsdimension och flera rumsdimensioner.
Man kan säga att man väljer det antal dimensioner som passar bäst och försöker
sedan anpassa det till verkligheten som är fyrdimensionell (en tidsdimension och tre rumsdimensioner).

4 Imaginär tid är ett matematiskt knep som ibland underlättar beräkningar mensom inte innebär någon förändring av det fysikaliska tidsbegreppet.

5 Det finns inga tecken som tyder på att det skulle existera subkvarkar.

6 Tachyoner finns endast i teoretiska tankelekar. Dessa partiklar skulle alltid röra sig fortare än ljuset.Det finns inga tecken som tyder på att sådana partiklar finns.
/GO 1998-11-16

Svar:
De storheter du nämner är exempel på fysikaliska storheter som beskrivs med kvanttal. Tag till exempel spinn: En elektron kan ses som en liten snurra som kan snurra åt två håll. Kvanttalen för spin, som är antingen +1/2 eller -1/2, anger om spinnet är riktat uppåt eller nedåt.

Samma sak gäller för övriga kvanttal. De anger i vilket tillstånd en elektron befinner sig. Det så kallade huvudkvanttalet i atomfysiken anger i vilken bana elektronen befinner sig.

/GO 1998-11-16

Svar:
1 Du har rätt. ett grundläggande antagande i den statistiska fysiken är att alla möjliga tillstånd är lika sannolika. Men vi vet inte innan vi drar bollarna vilket utfall vi får. Entropin ges av sambandet

S =kln(W)

där W är antalet möjliga tillstånd och k Boltzmanns konstant.

Fundera Vad blir entropin för det system Du betraktar?

2 Bra fråga. Den har naturligtvis en volym i det 10-dimensionella rummet men den behöver därför inte ha en volym i "det vanliga rummet".

/GO 1998-11-16

Svar:
Problemet är att när en stråle av laddade partiklar böjs så strålar de ut energi i form av fotoner (ultraviolett ljus). Denna typ av strålning kallas för bromsstrålning. Det är samma princip som för en radioantenn. De laddningar som rör sig i antennen sänder ut strålning när de accelereras. Skillnaden är att frekvensen på strålningen är mycket högre på bromsstrålningen.

Bygger man en accelerator med för liten radie så tappar partiklarna för mycket energi i svängarna.

/GO 1998-05-26

Svar:
Tyvärr finns det inga som helst observationer som bekräftar teorin för supersträngar. Det är rent teoretiska modeller som bygger på att man vill förena kvantmekanik och allmän relativitetsteori. Då väljer man det antal dimensioner på rum-tiden som gör att man kan få en vacker och fungerande teori.

/GO 1998-05-26