Radio Unga Forskare Stockholm - Vetenskap - Sveriges första podcast!

Notering: vi håller på att bygga upp funktionen. Så allt är ännu inte klart. Bättre navigation och transkription är på väg.

Vi lade ut våra första episoder 1997, innan det ens fanns något som hette podcast. Sedan dess har vi lagt ut över 400 föredrag och diskussioner. 2004 sände vi vår sista avsnitt över 88,9 MHz i Stockholm. Sedan dess har podden legat i träda. Men nu är den tillbaka som arkiv.

Prenumerera via RSS Kontakta oss

Mikrovågor

Det var utvecklingen av radar-tekniken som ledde fram till de första mikrovågsugnarna. Många har säkert undrat hur mikrovågorna hålls kvar i ugnen när det bara är ett galler som skyddar mot strålningen. Och hur överlever den lilla lampan inne i ugnen strålbehandlingen?

Transkription50 repliker · 3:32

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Mikrovågsugnens fysik.
Mikrovågor är elektromagnetiska vågor, precis som ljus- och radiovågor.
Skillnaden är våglängden.
Mikrovågor brukar sägas vara elektromagnetiska vågor med våglängd mellan en meter och en millimeter.
Och det motsvarar frekvensmässigt mellan 300 MHz och 300 GHz.
Man kan ju dra sig till minnes att radio ofta ligger i de lägre nivåerna av MHz.
Det är alltså ganska närbesläktat med radio och man kan tillverka det på ungefär likartade sätt.
Även om de mer effektiva metoderna man använder i mikrovågsugna, så kallade magnetroner, fungerar lite annorlunda.
Man utnyttjar att ha två elektroder där man får elektroner att lämna den ena elektroden på väg till den andra.
Men på vägen möter de ett magnetfält som vrider av dem.
En elektron tenderar att rotera runt ett magnetfält och arrangerar man saker på rätt sätt så blir de hängandes där i vakuum.
Om man sedan driver det här med en oscillerande spänning så kan man också få elektroner att vibrera med önskad frekvens.
Och arrangerar man det rätt så får man mikrovågor.
I en mikrovågsugn är vanligen våglängden ungefär 12,23 cm vilket motsvarar 2,45 GHz.
Den här mikrovågsenergin överförs sedan med en vågledare.
I princip ett metallrör där vågorna studsar mot väggarna inne i själva ugnen.
Återigen har man metalliska väggar.
Mikrovågorna studsar mot dem ungefär som ljus studsar mot en spegel.
Även då fronten där man vanligtvis har glas har man ett finmaskigt metallnät.
Tricket här är att det här metallnätet har hål som är någon millimeter stora.
Mycket mindre än de 12 cm långa mikrovågorna så de kan inte ta sig igenom.
Det blir ingen strålning som kommer ut utanför det hela.
På samma sätt skyddar man också vanligtvis lampan i mikrovågsugnen.
De här vågorna producerar ett komplicerat mönster av elektromagnetiska fält inne i ugnen när den påslagen.
Så kallade stående vågor.
Här och var så fluktuerar fälten mycket.
Man talar om bukar och på andra ställen så varierar de väldigt lite.
Man talar om noder.
Det här är ett problem när man tillverkar mikrovågsugn.
För i en buk där det överförs mycket energi till maten och där är den het.
Men den är en nod för att bli maten kall och frusen.
Det är därför man använder roterande skivor eller vissa har en omrörare i taket.
En metallskena som speglar runt det för att försöka flytta vågorna så mycket som möjligt.
Om man är intresserad av veta hur ens mikrovågsugn värmer maten kan man sätta dit en pappskiva med parmesanost på och slå på.
Och se vilket mönster av smält respektive icke smält ost som inträffar.
Mikrovågorna värmer vattnet genom att de elektriska fälten skakar vattenmolekylerna fram och tillbaka.
Ju snabbare de oscillerar desto mer energi kan överföras.
Å andra sidan är problemet att man vill också få mikrovågan gå in på djupet i maten.
Och då ska det vara en låg frekvens istället.
Det här är en ganska komplicerad avvägning och beror också lite grann på temperaturen.
Men det visar sig då att de frekvenser man använder i mikrovågorna fungerar rätt bra.
Ett problem är dock is.
Isen påverkas knappt alls av mikrovågorna.
Tricket med att göra avfrostning är att vänta tills det har smält lite is.
Slå på mikrovågorna.
Då värms det upp kring det smälta vattnet vilket får mer is att smälta.
Man väntar en stund och låter vattnet sprida sig.
Slå på igen.
Det är därför avfrostningsprogrammet faktiskt skiljer sig från den vanliga uppvärmningen.
Och det i många fall går snabbare att tina någonting på det än på att sätta på en hög effekt.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Fissiologi - kolsyrade dryckers fysik

Visste du att det finns volymmässigt mer kolsyra i en läskburk än dryck? Vet du varför läsken sprutar ut med högt tryck när man skakat burken innan man öppnar den?

Transkription35 repliker · 2:57

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Fisiologi, kolsyrade dryckers fysik.
Gaser kan lösas i vätskor och det här använder vi för att göra kolsyrade drycker.
Tricket är att ta kolsyra som man har under någorlunda högt tryck och låta den lösas i vätskan.
När vi normalt talar om kolsyra så menar vi egentligen gasen koldioxid, CO2.
Men när den reagerar med vatten så bildas en svag syra som verkligen är kolsyra, H2CO3.
Som å andra sidan gärna sönderfaller i koldioxid och vatten igen.
När man har ett någorlunda högt tryck så tenderar kolsyran att förenas med vattnet och bli en kolsyra.
Medan när trycket sänks så tenderar kolsyran att sönderfalla i koldioxid.
I en ordinär läskflaska är det ungefär två bars tryck, dubbla atmosfärstrycket.
Och när man öppnar den så börjar det bubbla upp tills en ny jämvikt inställer sig.
Det verkar kanske lite imponerande att volymen koldioxid i en flaska är faktiskt större än flaskans volym.
I normal drycker är det ungefär 4,9 gram koldioxid per liter vilket normalt blir en volym på 2,8 liter.
Dock kan man inte få ut all den här koldioxiden.
Även i avslagen dryck finns en del kvar som man löser från atmosfären.
Men åtminstone en liter per liter går det ganska lätt att få fram.
Även vanligt kranvatten innehåller lösta gaser, ungefär 15 ml per liter.
Det här är väldigt temperaturberoende.
Kallt vatten löser gaserna lättare än varmt vatten.
Vilket är varför det bubblar lite extra innan man kommit upp till kokpunkten när man kokar vatten.
Det är också därför som läsk uppförs i olika olika tryck.
Bubblorna som finns i läsk eller kolsyrat vatten bildas i allmänhet i närheten av damm och repor.
Orsaken är att det är en komplicerad balans.
När koldioxid lämnar vätskan så måste den hitta något ställe att gömma sig.
Den är hydrofob och vill gas och vill inte vara tillsammans med vattnet.
I en bubbla kan det naturligtvis samlas in mer.
Problemet är att bubblan trycks tillbaks av lufttrycket och vätskan omkring.
Plus en ytspänning som försöker pressa ihop den.
Om ytspänningen är stark nog så försvinner bubblan igen och koldioxiden blir kolsyra.
Ytspänningens effekt avtar när den blir tillräckligt stor och då börjar den fortsätta att växa.
Men den här kan ha ganska stora effekter vilket gör att en repa i ett glas eller en dampartikel gör det lättare att bilda en bubbla.
Den blir så att säga kärnan som den sedan sprider sig ifrån.
Det här är också viktigt när man skakar till exempel en flaska kolsyrad läsk.
Då uppstår en mängd små mikrobubblor och öppnar man den kort efter så växer de till sig.
Det blir lättare för koldioxiden att lämna vätskan och man får en kedjereaktioner som skummar över.
Om man väntar en stund däremot så hinner de försvinna eller gå upp till gasen som finns i toppen av flaskan.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

ångkraft

ångmaskinens storhetstid må vara över, men få saker har förändrat samhället som just ångkraften. Här är en historisk överblick över ångkraften.

Transkription63 repliker · 5:15

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Ångkraft är en gammal uppfinning. Redan de gamla grekerna använde den i en viss begränsad omfattning, bland annat för att öppna sina stora tempeldörrar.
Men någon riktig kommersiell användning fick den inte för den senare delen av 1700-talet.
Och Stevenson demonstrerade sitt ånglok. Det var ett lokomotiv drivet av ångkraft. I hjärtan för den där teknologi fanns naturligtvis ångpannan.
Och hur fungerade den, Per?
De första riktigt primitiva ångpannorna byggde helt enkelt på att du hade ett kar som du eldade upp vatten i.
Sen så hade du ett kärl där du ledde in ångan och kylde av eller värmde på den.
Det här var ju en väldigt, väldigt enkel uppfinning, även om den var svår att tillverka med den tidens teknologi.
Okej, men hur fick man ut rörelse av det här sen?
Ja, i och med det att du ledde in ångan i ett slutet rum så kunde du då kyla ner den.
Och när du kyl ner ångan så kondenseras den till vatten igen.
Och på det viset fick du ett sug som du kunde ha för att driva en kolv.
När du sen släppte på ny ångan igen så pressade du upp kolven och så fick du en rörelse på det viset.
Faktum var att den användes till att börja med i schakt i gruvor.
Där man väldigt lätt på det viset kunde pumpa upp vatten jämfört med tidigare där man använde hästar.
Då måste ju det vara ett väldigt problem med att få den här ångpannan att hålla tätt.
Ja, det var väldigt trassligt och man fortsatte väldigt snabbt med utvecklingen också.
Man upptäckte ju det att istället för att ha det här direktförbundet så kunde man ha en separat ångmaskin och ångpanna.
Och på det viset kunna ha dem stående på olika platser och få en mycket tätare ångpanna.
På det viset kunde man också skaffa ett högre tryck.
Blir inte rost ett problem med ångpannor?
Rost är inte ett så stort problem därför att du bygger dem med material som inte rostar.
Däremot så kan du få korrosion av kemiska anledningar av andra sorter såsom att du har diverse syror i pannan.
Det bildar då olika ämnen som kommer att sakta bryta ner pannan inifrån.
Därför har man i kemiska ämnen för att neutralisera det här och hålla pannvattnet basiskt.
Ångkraften hade ju sin storhetsperiod under 1800-talet och sedan har den ju allt mer fått ge vika för förbränningsmotorn.
Vad är förbränningsmotorn? Hur effektiv är en ångpanna jämfört med en förbränningsmotor?
Ångpannan har något lägre effektivitet men de är klart jämförbara.
Fram till 80-talet så hade man effektiva ångpannor ombord på supertanker som använde sig av ångturpiner.
Och det var ju då den allra sista generationens av toppmoderna ångpannor.
Och de hade en verkningsgrad som bara låg några procent under döm för dieselmotorer.
Okej, men det finns vissa äldre skepp även idag som har ångpannor installerade.
Ja, den så kallade skotska pannan som var den klassiska skeppspannan.
Det är en panna som är helt cylindrisk där man eldar under pannan.
Och sen så låter man då värmen gå genom så kallade vatten.
Man har rökrör där man låter värmen från äldre luften gå genom de här rören upp genom pannan och värma upp vattnet.
Den pannan tillverkades fram till slutet av 60-talet och sitter kvar i en del gamla ångfartyg.
Som delvis används som turistskepp och delvis ligger som skepp som riktiga entusiaster kör.
Så de används fortfarande alltså?
De används på museifartyg.
Det finns några få supertanker som fortfarande kör mångdrift.
Hur effektiva var de de allra första pannorna?
Mycket, mycket låg effektivitetsgrad.
Man pratade om enstaka procent av bränslet som omvandlades till energi.
Okej, okej.
Men utvecklingen gick rätt snabbt framåt.
Det tog nästan bara 150 år att nå de här skottska pannorna.
De skottska pannorna dök upp i början av 1900-talet.
Men de gav vika mot slutet av ångpannans period för det som kallas för vattenrörspanner.
En vattenrörspanna där istället för att ha ett stort kärn med vatten har du bara rör med vatten som du eldar runt omkring.
Det här gör att du får in mycket mer eld och mycket mindre vatten.
Det gör ju att du får en mycket snabbare effekt.
Och därmed så kan du också få ut mera effekt i pannan.
Det måste ju också ha en hel del att göra med vilket bränsle man använder att elda med.
Till exempel om du använder träkål så får du ut lite mindre energi än om du använder stenkål kanske.
Ja, det handlar ju inte så mycket om effekten.
Det har mindre energivärd i vissa bränslen.
En av de stora fördelarna med pannorna var ju att man kunde elda i princip vad som helst som brann.
Det fanns exempel på fartyg som körde på vanliga träd.
Man sågade ner och hivade in i pannorna.
Man kunde köra på kol, man kunde köra på olja, man kunde köra på det mesta som brann egentligen.
Faktum är att man idag skulle kunna elda sopor i ett ångfartyg och köra det.
Ja, så från de gamla grekernas dagar till våra.
Ångpannorna är med oss.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Såpbubblor

Såpbubblor har nog de flesta lekt med som barn. Förutom att de är vackra att se på, är matematiken bakom dem både komplex och intressant för forskarna.

Transkription25 repliker · 3:12

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Såpbubblor. Såpbubblor är förmodligen ett av de tydligaste exemplen på matematikens inflytande i vår vardag.
En såpbubbla är ett membran av såpvatten som spänns upp av den luft där inne sluter.
Att överhuvudtaget bilda ett membran beror på att tvålen består av molekyler vars ena enda dras till vatten och vars andra enda stöds bort från vatten.
De bildar långa plattor med de frånstötta ändarna riktade bort från vattnet och de tilldragda ändarna riktade in mot vattnet som bildar centrum i hinnan.
Såpbubblor försöker minimera den yta den använder för att innesluta den luften den innehåller.
Det är därför en ensam såpbubbla formar sig som en sfär.
Sfären är helt enkelt en form som minimerar ytan och maximerar den inneslutna volymen.
Mer intressant blir det om flera sopbubblor sitter ihop.
Då visar det sig att för att uppnå minsta möjliga yta så kommer ytorna att mötas i vinklar om 120 grader.
Ett tredjedels varv.
Så ju fler sopbubblor man sätter ihop desto fler fixa vinklar får man.
Och stänger man med in en hel mängd bubblor mellan två glas så kommer man hitta ett sexkantigt mönster.
Ungefär som i en bikupa.
Sen låter man ännu fler bubblor sätta ihop så kommer man se att de möter sig i den rumsliga form som har 120 grader vinklar överallt.
Nämligen tredjeden.
Man kan även bygga mer intressanta former med att spänna upp sopbubblemembranet på olika ställningar.
Genom att bygga olika sorters ståltrådställningar och spänna upp bubbellytan på dessa får man väldigt många olika sorters ytor.
Så kallade minimala ytor.
Studiet av vilka minimala ytor som finns och hur de uppkommer hör till det mer aktuella inom matematisk forskning.
Egenskapen på sopbubblor som fascinerar många är alla färger som uppstår i den.
De färgerna kommer sig av att sopbubblemembranet sträcks ut till att det blir väldigt, väldigt tunt.
Så pass tunt att dess tjocklek är ungefär lika långt som en våglängd inom ljuset.
I och med att ljuset sedan reflekteras, studsar från båda sidorna av membranet, så kommer ljusvågorna när de kommer tillbaka att släcka ut varandra eller förstärka varandra.
Beroende på vilket avstånd det var mellan de två reflekterande ytorna.
Så färgerna på sopbubblan är egentligen mått på hur tjock bubblan egentligen är.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Mpemba-effekten

Om du kyler varmt vatten och kallt vatten samtidigt, vilket stelnar till is först? Förvånande nog är svaret i vissa fall att varmt vatten når nollpunkten snabbare, vilket verkar extremt ologiskt. Faktum är att forskarna fortfarande är oense om vad detta beror på.

Transkription31 repliker · 3:10

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Mpemba-effekten. Varmare vatten fryser faktiskt under vissa omständigheter snabbare än kallt vatten.
Det är en förvånande sanning som är rätt omdiskuterad.
Den har varit delvis känt ända sedan Aristoteles.
Den har observerats i en del vetenskapliga verk av både Francis Bacon och Descartes och varit känd folkloristiskt rätt mycket.
Men samtidigt har naturligtvis många avfärdat det som fullkomligt absurt.
Idag är den känd för vetenskapen som Mpemba-effekten.
1963 observerade en högstadielev i Tanzania vid namn Mpemba att när de gjorde glass så skulle de låta den varma mjölken som de hade vispat ihop med vanilj och annat svalna innan de satt in den i frysen.
Men han hade inte tid utan han satt in den varma mjölken. Ändå frös hans glass snabbare än klasskamraternas.
Han påpekade det här för sin lärare som sa att han hade fel. Han måste vara förvirrad. Så är det ju inte.
Mpemba frågade lite senare en bekant som ägnade sig åt glassförsäljning som intygade att ja visst så gör vi alla för att snabba på nedkylning.
Vi ställde in det varmt i kylen.
En professor vid namn Osborn besökte skolan och fick höra om experimenten.
Han gick hem till labbet och sa åt en av sina labbassistenter att göra om försöket.
Labbassistenten återvände och förklarade.
Jo då, det varma vattnet fryste snabbare än det kalla men vi lovar att göra om experimentet tills vi får rätt svar.
Ja, Osborn och Mpemba skrev en artikel som beskrev effekten tillsammans och publicerade 1969.
Och det här visar verkligen vikten av att stå på sig och göra experiment för att visa att man har rätt även om auktoriteterna inte riktigt tror på det.
Frågan är dock, varför händer det?
Och det intressanta är att trots att det är ett så pass enkelt försök så är vi fortfarande inte säkra på vad som orsakar det.
Det är naturligtvis ett problem att ja, tar man för varmt vatten så kommer det naturligtvis inte att frysa.
Och det visar sig att det beror litegrann på vilken sort kärl och hur man kyler ner vattnet.
Det här gör att det är ett ganska känsligt experiment så om olika personer försöker upprepa det så blir det inte alltid samma resultat.
Detta har gjort det mycket problematiskt att genomsom vad som händer.
Enligt en teori så är det helt enkelt så att det finns mindre lösta gaser i varmt vatten.
Och detta gör att det också har en något högre fryspunkt än det kalla vattnet som förmodligen har mer löst gas.
En annan möjlighet är konvektion.
Kallt vatten har samma temperatur och när det börjar frysa så fryser det på ytan vilket isolerar och gör att det blir en långsammare nedkylning.
Medan det varma vattnet cirkulerar så att varmt vatten stiger upp, kyls ner och det blandas och därför snabbare når en låg temperatur.
Det finns också möjligheten att den varma kärlet smälter is och frost under sig vilket gör att det får en tätare koppling till den kalla ytan under vilket gör att den blir en bättre värmeöverföring.
Det kan också vara så att det är avdunstning som gör att en del av varmvattnet hinner avdunsta så att det finns mindre vatten att frysa in.
Vi vet fortfarande inte varför som händer men det här är ett alldeles utmärkt experiment för amatörforskarna att försöka bringa klarhet i.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Luft

Luft är något som vi inte tänker på, men som är vår högsta prioritet att hela tiden ha tillgång till. Detta blir väldigt uppenbart i situationer där luften är en bristvara som tillexempel i rymdfarkoster eller i ubåtar. Hur kommer man runt luftbristen där?

Transkription36 repliker · 3:05

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Vi tänker ofta inte på luften eftersom luften är någonting som alltid förekommer där.
Vi säger att någonting är billigt som luft.
Men till exempel vid rymdresor och färdig mubåtar så börjar man inse luftens värde
och svårigheterna att skapa en miljö där en människa kan andas.
Det måste finnas tillräckligt mycket syre där ute för att det ska kunna diffundera in genom lungväggarna
till våra kroppsceller som sedan kan använda det.
Om det inte finns tillräckligt mycket så börjar överföra den gå långsammare
och vi får inte det syre vi behöver för våra ämnesomsättningsprocesser.
Detta gör att vi inte längre fungerar och blir medvetslösa.
Vi skulle visserligen klara oss om det till exempel var högre lufttryck och mindre syre.
Men det måste öka i samma grad.
Om man fördubblar lufttrycket så måste man fördubbla också procenthalten syre.
Jorden har 20,95 procent syre i luften och vi behöver ungefär 0,84 kilo per dag.
Och utan syre klarar vi oss bara fyra minuter och det är om man har förberett sig.
Får man för lite syre så inträffar det till som kallas hypoxip.
Som utmärks av trötthet, huvudvärk, nattsseendet försvinner, man blir lite lättgefullt, man börjar få svårt att planera, minnet störs och efterhand förlorar man medvetandet.
Å andra sidan, för mycket syrar också riskabelt.
Då kan det till som kallas hyperoxi inträffa.
Vid långtids hyperoxi kan lunginflammation tillsöta.
Andra störningar av andningen som till exempel hosta och flämtning inträffar.
Hjärtsymptom, fingertoppar och tår tappar känslen, man blir illamående, nervös, man får synstörningar.
Och vid akut hyperoxi så blir man också medvetslös.
Problemen är att balansera mellan de här, framförallt när trycket ökar.
För om vi har vanlig luft och ökat trycket tillräckligt mycket så kommer vi inte att drabbas av hyperoxi.
Då behöver man mindre syre, vilket används vid vissa dykningar.
Problemet är att går man över fem atmosfärer så börjar vi också påverkas av till exempel kvävet som utgör 78% av den vanliga atmosfären.
Och man kan börja drabbas av så kallad kvävenarkos, vilket ungefär är som man har fått i sig alkohol.
Å andra sidan, vi får heller inte ha för lite luft.
Med tillräckligt mycket syre så kan man visserligen klara ganska låga tryck.
Men under en femtondels atmosfär så uppstår bubblor av gas i blodet.
Och dessutom i en ren syreatmosfär blir flammor väldigt lättantändiga.
Det här gör att det är ganska svårt att behålla en bra atmosfär.
Dessutom så måste vi hålla en temperatur som är någorlunda vettig, 18-22 grader för att vara nöjd.
Och en luftfuktighet mellan 25 och 78%.
Ju varmare desto torrare måste det vara.
Kort sagt, att arrangera en atmosfär som man kan andas i är betydligt svårare än att ta en promenad.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Radioaktiv strålning

En av de första praktiska användningsområdena för radioaktivstrålning var "x-strålarna", som är kända här i Sverige som röntgenstrålning. Men det var bara början...

Transkription15 repliker · 2:13

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Radioaktiv strålning. Det har varit en förhållandevis lång väg till vår upptäckte av radioaktiv strålning.
Från Hertz första konstaterande om så kallade radiovågor.
Han själv fick aldrig se någon form av praktisk tillämpning av dessa rön, eftersom det inte var för en först något år efter hans död som den unga entusiasten Guillermo Marconi lyckades skicka en radiosignal 1,5 km.
Några år senare hade alltså uppfinningen perfekterats så till en grad att radiosignaler kunde skickas över Atlanten.
En vidare utveckling av detta var röntgen med sina X-strålar, så kallade röntgenstrålar här i Sverige.
Dessa hade direkt användbara tillhämtningar i bland annat medicin och även andra fält.
Men vad gäller den radioaktiva strålningen så kom den i och med Becquerelts upptäckter.
Han hade ärvt en samling med uranhaltiga salter av sin far och dessa tog han sig för att studera och kom på att de var fosfoliserande, självlysande i mörker.
Detta kom då på att hans biljanta slutledning i viss mån hjälpt av makarna QI var att det här hänförde sig till någon form av atomät sönderfall hos ämnet.
Ett av de intressanta experimenten var ett som faktiskt lyckades via misstag.
Becquerelts upptäckter gjorde honom väldigt känd.
Först så sågs det inte som mycket mer än en parentes, men i och med makarna QI upptäckte främst, men även kanadensaren Rutherfords,
så kom han att tilldelas Nobelpriset 1903 i fysik.
De prospektiva tillämpningarna i medicin var väldigt spännande.
Och fältet kom att se en snabb utveckling under näst förföljande år.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Skepp på andra planeter

Att bygga båtar och skepp är en mångtusenårig tradition. Låt oss bara för tankens skull låtsas att vi istället skulle bygga en båt för planeten Mars (icke existerande) sjöar. Skulle det fungera med våra vanliga båtbyggartraditioner då, eller?

Transkription81 repliker · 5:10

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Båtar i andra gravitationer.
Ja, man brukar ju tala om kosmonauter och astronauter.
Och det här naut är ju från sjöman.
Så jag har börjat fundera på hur skulle det vara att konstruera skepp som skulle fungera på andra planeter.
I andra former av hav.
Den första frågan man ställer ju säger är hur flyter saker i hög respektive låg gravitation egentligen?
Ja, det är lite förvånande.
Om man tar en vanlig jordisk båt och så dumpar man den i ett hav på, låt oss säga ett hypotetiskt hav på Mars och ett hypotetiskt hav på Jupiter.
Så flyter den ungefär lika bra.
Och det här beror på att båtar flyter med hjälp av Archimedes princip.
Om man stoppar ner någonting i vatten så förlorar det lika mycket vikt som vikten utav det vatten den pressar undan.
Och på Jupiter, där väger båten mycket mer, det är starkare gravitation.
Men vattnet väger också lika mycket mer.
Så lyftkraften blir egentligen densamma.
Exakt.
Så det spelar inte så stor roll tyngdkraften för båtens konstruktion.
Men i hög gravitation kanske man behöver konstruera den stadigare eller?
Till viss del kommer det nog behövas rent internt för att hålla ihop den.
Men dessutom finns det en annan effekt av att trycket ökar mycket snabbare ju djupare ner man kommer i vattnet i hög gravitation.
Och det här gör att kölen skulle få något större tryck på sig än ovanse.
På jorden är inte det här ett allt för stort problem.
Men på Jupiter och kanske ännu tyngre planeter så kan det uppstå en sån effekt att man får en oregelbunden tryckfördelning.
Vilket skulle kunna göra en traditionell jordisk båt en smula instabil.
Så då måste man omdesigna och göra den lite bredare.
Om vi går vidare till den andra grundläggande förutsättningen, vattnet i sig självt.
Hur skulle det bete sig på olika planeter i olika gravitationer?
Ja, det viktiga här är ju vågor.
Hur stora blir vågorna?
Och en våg på jorden påverkas av tyngdkraften på ett intressant sätt.
Om man har en jordisk våg som är ungefär en meter hög ute på djupt vatten så rör den sig ungefär åtta meter i sekunden.
Och den kommer att få en våglängd på ungefär 40 meter.
Om vi går över till Mars istället, där kommer den bara röra sig med ungefär 30 centimeter i sekunden.
Det kommer nästan se ut som sirap.
Däremot så blir den 2,5 meter hög.
Eftersom det är lättare att lyfta saker på Mars kommer samma mängd energi att göra att man får mycket högre vågor.
Och våglängden blir bara 15 meter.
Så vi har fått mycket bråkigare hav, även om det är långsamt.
Angående vattenrörelser så hör man ju mycket om hur vår måne påverkar våra vattenrörelser.
Hur skulle det exempelvis bli på Mars om bara två väldigt små månar?
Ja, det finns i princip nästan inget tidvatten alls på Mars.
Medan det till exempel på Titan, en av Saturnus månar, blir ganska avsevärda tidvatteneffekter.
Men det intressanta med de här vågorna är förstås det att båten behöver nog göra större för att klara att spolas upp vatten på däck.
Så det skulle vara nyttigt att i låg gravitation ha en större båt.
Vädret då? Hur skulle det se ut?
Ja, det beror ju väldigt mycket på var man befinner sig.
I allmänhet är det så att om tyngdkraften lättare så blir luftrörelserna något långsammare i atmosfären.
Å andra sidan, små planeter roterar också i allmänhet snabbare.
Vilket gör att man kommer att få mer luftvirvlar.
Så det är svårt att säga något generellt om det.
Så hur skulle man då konstruera segel för olika gravitationer?
Ja, det visar sig att det inte är så stora skillnader där heller.
I låg gravitation så kommer masterna inte att väga speciellt mycket.
Så det skulle vara ganska lätt att göra mycket större segelkonstruktioner.
Men det blir ett annat intressant problem.
När vinden blåser en smula från sidan på en båt så tippar den.
Och då måste en kraft hålla emot och det är kölen.
Och kölen håller med sin vikt nere båten i vattnet.
Den har också ett visst motstånd mot vatten.
Så när det kommer en luftpust som försöker tillfälligt tippa båten.
Så trycker den också mot vattnet och håller båten på plats.
Men det viktiga är vikten.
Men vindhastigheten kan vara densamma som på en planet med exempelvis högre gravitation.
Just det. Och effekten blir ju då att man behöver lägga mer vikt i kölen.
På en planet med låg gravitation.
Exakt.
Medan på hög gravitation så...
Eftersom vi ändå hade problemet att trycket ökar mycket snabbare med djupet.
Så kommer vi förmodligen att vilja ha en köl som är mer ytlig.
Vi vill ha en flatbottnad båt på djupet.
Medan på mars vill vi ha en båt med en väldigt tung köl.
Jaha.
Men om vi tittar på vårt solsystem.
Var kan vi egentligen hitta hav idag?
Det finns nog förmodligen bara två ställen idag.
Och det är dels jorden.
Och dels Saturnus månetitan.
Det är minus 180 grader kallt där.
Vilket gör att det finns intressanta möjligheter.
Det finns hav av metan och etan där.
Med kraftigt tidvatten.
Men det kanske är stället för nästa regatta.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Värmeutvidgning och entropi

Om du värmer upp stål, så blir det längre. Däremot är detta inte sant med alla material. Gummisnoddar t.ex drar ihop sig, vilket du kan använda för att bygga en enkel motor.

Transkription38 repliker · 3:29

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Värmutvidgning och entropi. De flesta material utvidgar sig när man värmer upp dem och drar ihop sig när de blir kallare.
Ett typiskt exempel är stål som har ungefär 13 miljonterdelars utvidgning per grad.
Det betyder att om man värmer upp en stål så blir det något längre.
Längsskillnaden är relativt liten för de normala temperaturförändringar man ser i det vanliga vädret men kan ibland få stor betydelse till exempel för järnvägar.
Där har man räls som är mycket lång och när den börjar utvidga sig till exempel på en mycket solig dag så böjer den sig.
Resultatet kan bli så kallade solkurvor vilket får tågen att spåra ur.
På samma sätt utvidgar vatten sig också något mer när det värms upp och en grads temperaturhöjning i världen skulle leda till att vattenytan går upp 8 cm.
Även utan att man tillfört mer vatten till världshaven vilket skulle kunna få stor effekt på grund av växthuseffekten.
Anledningen till att värmeutvidgning sker är att atomerna vibrerar beroende på temperaturen.
När temperaturen ökar så vibrerar de kraftigare vilket gör att de trycker mer ifrån varandra.
Har man gitter av atomer till exempel i en metall så kommer det att växa en smula när det blir varmare.
Det här kan utnyttjas till exempel i bimetaller där man sätter två metaller som har olika värmeutvidgning sida vid sida.
Eftersom den ena utvidgas mer än den andra när det blir varmt så kommer det här lilla bläcket att böja sig vilket kan sluta en elektrisk kontakt vilket används i termostater.
Men det finns också en del saker som uppför sig på andra sätt.
Gummiband drar ihop sig istället.
Det här kan utnyttjas på intressanta sätt.
Man kan till exempel bygga ett hjul där ekrarna är gummiband som går ihop till centralt nav.
Och så värmer man på ena sidan.
Då dras naturligtvis navet mot den sidan.
Hjulet blir obalanserat och rör sig.
Detta bringar in nya gummiband på den uppvärmda delen och flyttar uppvärmda gummiband ut på den kalla delen och hjulet börjar rotera.
Kanske inte världens mest effektiva motor men en intressant demonstration av hur man kan konvertera värme till rörelsenergi.
Hur kommer det sig egentligen att gummibandet drar ihop sig?
Ja, på mikroskalan så består gummiband av en spagetteliknande anhopning i molekyler.
När man drar ut ett gummiband så tvingas den här spagettirören att bli ganska rak.
Därmed måste den också bli mycket mer ordnad.
Nu finns det en naturlag som säger att entropin, ett mått på oordningen, alltid måste öka.
Eller så måste man frigöra värme.
Värme kan egentligen sägas vara koncentrerad oordning.
Så vad som händer är att när man tar och drar ut ett gummiband så blir det mer ordnat och det måste frigöra värme.
Det här kan man faktiskt känna genom att ta ett gummiband, sätta mot överläppen som är mycket känslig för temperaturskillnader och dra ut det.
Det blir varmare.
Om man väntar en stund och sen låter det bli kortare igen så känner man hur det blir kallt.
Värme sugs upp i omgivningen för att kunna tillåta gummibandets molekyler att kullra ihop sig.
Det här är också samma princip som inträffar när man skapar kylbad genom att hälla ammoniumnitrat i vatten.
Oordningen ökar så snabbt så att naturen är villig att suga i värme för att uppnå det.
Kort sagt, värmeutvidgning är inte en självklarhet.
Är man tillräckligt oordnad så kan det istället bli en värmekrympning.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

Tachyoner

I skolan har ni säkert fått lära er att ljusets hastighet i vaccum är den högsta hastighet som går att uppnå. Men idag forskar man om Tachyonen, en partikel som bryter mot denna hastighetsbegränsning. En partikel som såldes skulle komma fram till målet innan den skickades iväg från startpositionen. Finns den?

Transkription67 repliker · 5:10

Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.

Klicka på en replik för att höra den.

Ja, takioner. Det är en intressant liten partikel som vi hade tänkt att diskutera här. Eller ska vi säga en hypotetisk partikel?
Ja, takionerna vet man ju inte om de existerar. Idén framkastades ursprungligen 1962 utav Bilannuk, Deschandran och Sudrashan.
Att Einsteins ekvation förbjuder ju föremål för att bli accelererade till snabbare än ljusets hastighet.
Ju snabbare man flyttar på något desto tyngre blir det, desto mer massa får det.
Och massan går mot oändligheten när man närmar sig ljushastigheten.
De föreslog att vissa partiklar kanske startar sitt liv redan snabbare än ljusets hastighet.
Och då är det inte något problem med att ljushastigheten skulle anta en oändlig massa.
Och Gerald Feinberg föreslog 1967 att man skulle kalla dem takioner från grekiska stakus snabb.
De här partiklarna lärmar sig då alltså ljusets hastighet från andra sidan.
Det vill säga att de börjar i sitt ursprungstillstånd som mycket snabbar.
Och ju mer energi de får desto mer sakta de ner.
Och vid oändlig energi då uppnår de ljusets hastighet.
Men när de förlorar energi då snabbar de upp igen.
Det här är ju väldigt icke-intuitivt och värre blir det.
Det visar sig ju att de förmodligen skulle enligt ekvationerna också röra sig tillbaka i tiden.
Om en takion bildas vid en tidpunkt kan den tas emot före dess bildande.
Och det här är ju också ett skäl till att många fysiker har avfärdat idén som tämligen orimlig.
Eller i varje fall väldigt svår att passa in i den bild vi har av fysiken idag.
Ja, till att börja med.
Om den färdas tillbaka i tiden, hur skulle det kunna yttra sig?
Ja, till att börja med kan man ju tänka sig det att vi ser en sändare som något som sänder ut partiklar och en mottagare som något som plockar upp dem.
Men en partikel som rör sig bakom till den blir rollen att ombyta.
Mottagaren är det som sänder ut partiklarna.
Och sändaren blir det som tar emot.
Så många menar att det finns en paradox redan där.
Hur har man egentligen några som helst belägg?
Har man hittat några takioner hittills?
Om takioner hade en elektrisk laddning skulle man känna igen dem på att de utsände kärränkoststrålning.
Kärränkoststrålning är det blå ljus man observerar till exempel i reaktorbasänger när laddade partiklar rör sig genom vattnet snabbare än den lokala ljushastigheten i vatten.
Samma sak skulle inträffa i vakuum en takion.
Det här skulle göra en väldigt lätt att upptäcka elektrisk laddade takioner.
Man skulle se dem överallt i kosmos.
Men det gör man inte.
För att man helt enkelt hittills inte har observerat för kärränkoststrålning i fritt vakuum.
Just det.
Så takionerna måste antingen sakna massa.
Eller de takionerna måste sakna laddning.
Sen är ju frågan, reagerar de med materia?
Återigen så skulle man kunna detektera det på olika sätt.
Folk har också studerat till exempel kosmisk strålning.
För om en partikel från ytterrymden träffar en atomkärna uppe i atmosfären och sedan man får en signal där partikeln anländer före den ljusimpuls som kommer ifrån.
Då skulle vi alltså ha sett en takion.
Man har gjort en del mätningar och en del.
Folk har sett enstaka fall som skulle kunna vara det.
Men de har inte kunnat reproduceras statistiskt.
Vad skulle egentligen fördelen vara om vi lyckades ta och upptäcka att takionerna?
Finns det någonting man kan hitta på med dessa små värda partiklar?
Det är ju svårt att säga.
Det är ju väldigt fascinerat att tänka sig att kunna signalera framåt eller bakåt genom tiden.
Men framförallt är det ju ett genombrott i vår syn på tid och framförallt orsak och verkan skulle behöva förändras.
Problemet är förstås att det finns ingenting idag som talar för att de existerar.
Man kan istället göra en bara nya försök att hitta dem.
Men om man då skulle kunna till exempel observera orsak efter verkan istället för som nu är tvärtom.
Vad säger, har forskarna egentligen belägg för hur någonting sådant skulle kunna ske?
Inom kvantmekaniken är det ju så att orsak och verkan inte alltid hänger ihop så enkelt.
Metapartiklar kan spontant uppstå ur vakuum, existera ett tag och sedan försvinna.
Där kan man säga att de orsakar sig själva.
Så på mikroskopisk skala är takioner inte konst eller mycket annat som man misstänker för sig kommer.
Däremot så är man ju väldigt osäker på om det verkligen skulle kunna förekomma makroskopiskt.
Ja, det finns ju alla möjliga teorier om takioner.
Vad de har att göra i verkligheten om de finns.
Hittills så verkar det mer och mindre som de är en matematiskt klart bevisbar modell.
Som vi inte har sett något röken av i verkliga universum.
Det är ju så att mängden möjliga matematiska objekt är väldigt stor.
Det kan existera nästan vad som helst.
Det är intressant att utreda vilka av dessa fantastiska möjligheter som är verkliga.
Ofta visar det sig att det inte är de enklaste.

↓ Ladda ner föredraget (MP3) ↓ Ladda ner föredraget (Real Audio)

För att ladda ner föredragen till din dator istället för att bara lyssna på dem, högerklickar du på länken “Ladda ner föredraget” och väljer “Spara som” eller motsvarande för din webbläsare.