Kanske, kanske, kanske har man sett något alldeles nytt vid CERN. Har ni läst det förut? De två stora experimentanläggningarna CMS och ATLAS vid LHC har oberoende av varandra sett en liten, liten indikation på något underligt. Efter en första körning vid den nya och högre energin 13 TeV istället för de tidigare 8 TeV kunde nya mycket preliminära och osäkra resultat presenteras på en presskonferens.

Vad det handlar om är en partikel med massan 750 GeV – ungefär 750 ggr så tung som en proton — som visat sig genom ett överskott av fotonpar med just denna sammanlagda energi. Händelserna ser ut så här…

… och ger upphov till en liten knöl på en kurva:

Titta vid 750 GeV. Är knölen på riktigt? Det är vad allting handlar om. Läs lite mer här.

Om det skulle vara på riktigt, vad kan det vara? En möjlighet, kanske den rimligaste, är att det handlar om ytterligare en Higgspartikel. Fysik bortom partikelfysikens standardmodell typ supersymmetri förutsäger just existensen av flera Higgspartiklar. Fem stycken är ett populärt antal. Det kan också handla om något mer exotiskt som gravitoner som kilar ut i extra dimensioner. Eller något helt annat.

Under de närmaste månaderna kommer det att drälla med spekulativa artiklar där mer eller mindre välunderbyggda teorier läggs fram. Det kommer att bli en jobbig jul för många teoretiker.

Nästa år efter det att ytterligare data tagits får vi veta om det är på riktigt. Det handlar i så fall om ett genombrott i en klass som vi inte sett på nära ett halvsekel. Higgspartikelns upptäckt, trots att den var så viktig och spännande, var ändå väntad. Här skulle det handla om genuint ny fysik som det dessutom blir möjligt att utforska med hjälp av LHC.

Låt oss hoppas att det stämmer. Sådana här saker brukar ofta komma och gå. De indikationer från i somras som jag tidigare rapporterade om i Hälsar naturen med fel hand? verkar nu ha försvunnit. Kanske är det annorlunda den här gången?

Tillägg: Det verkar som att Nature rört till det lite grand genom en missuppfattning att det skulle röra sig om en partikel med den dubbla energin…

Nytt: Nu kan du se hela samtalet mellan mig och Max Tegmark här:

I lördags fylldes Cirkus i Stockholm av 1600 personer som ville vara med om ”Årets vetenskapsevent”. Björn Ulvaeus skulle samtala med Richard Dawkins på Sverigebesök och dessförinnan ett förband i form av en diskussion mellan mig och Max Tegmark.

Vår diskussion tog avstamp i Max påstående om att strängteorin (som jag gillar) inte kan förutsäga någonting och därför inte är mycket att hurra för, och i mitt påstående om att Max idéer om ett i grunden matematiskt universum är helt bort i tok. Jag och Max hade rätt roligt under de 45 minuter vi höll på, men låt mig förklara det där med matematiken. Max menar alltså inte bara att matematiken skulle ha en från människan oberoende existens utan att världen i en konkret och grundläggande mening ÄR matematik. Man får gå tillbaka inte bara till Platon utan hela vägen till Pythagoras för att hitta något liknande. Jag tror inte alls på det här och menar att alla de skäl som kan anföras för ett sådant synsätt på matematik, och även mindre extrema varianter, kan förstås på ett helt annat sätt.

Det som har störst utsikt att säga något intressant om vad matematiken egentligen är för någonting, hävdar jag, är kognitionsforskningen snarare än fysiken. Ofta formuleras frågan om matematikens ursprung som att man har att välja mellan att matematiken antingen existerar ute i universum som något av människan oberoende, eller istället är något som vi bara hittat på. Det senare antyder att matematiken skulle vara godtycklig och utgöra någon slags social konstruktion vilket för var och en som sysslar med naturvetenskap är uppenbart orimligt. Tvingas man därför välja alternativet att matematiken existerar oberoende av människan? Nej, socialkonstruktivister, likaväl som många fysiker, matematiker och filosofer, glömmer att människan också är en biologisk varelse. Det finns därför ett tredje betydligt intressantare alternativ som har en god chans att vara det korrekta och som det dessutom går att belägga vetenskapligt utan att man förirrar sig ut i spetsfundigheter.

Det vi kallar för matematik beror helt enkelt av vår hjärnas uppbyggnad och av dess kognitiva system som evolverat fram under årmiljoner. Det är inte i universums utmarker eller i partikelfysikens värld vi skall söka ursprunget till matematiken utan i vår egen hjärnas fysiska konstruktion.

Man kan därför i någon mening säga att fysiken är en humanistisk vetenskap där det delvis är vår bild av världen som vi studerar. Men i detta ingår på ett alldeles centralt sätt vår hjärnas biologiska och materiella uppbyggnad som i sin tur också är möjlig att studera naturvetenskapligt. Utan sinnen kan vi inte registrera den omgivande världen och universum, och utan en av evolutionen danad fysisk och biologisk hjärna kan vi inte skapa oss en uppfattning om någonting överhuvudtaget.

Till det objektivt existerande fysiska universum som vi studerar måste vi alltså också räkna vår fysiska och biologiska hjärna. Vi kan aldrig slå oss fria från den och inta någon slags upphöjd position där vi oberoende av vår kroppslighet får en direkt kontakt med världens grundvalar.

Hur skulle det vara att träffa på en avancerad civilisation av utomjordingar? Skulle de ha samma matematik? Frågan är hur man skulle kunna testa det. Så långt det handlar om resultat som kan beskrivas och manifesteras i termer av en gemensam fysisk värld skulle vi vara överens. Men direkt tillgång till varandras tankar skulle vi inte ha och det som är avhängigt delar av våra och utomjordingarnas hjärnor med helt olika konstruktion är frågan kanske till och med meningslös. Filosofen Thomas Nagels fråga ”Hur vore det att vara en fladdermus?”, kan kompletteras med ”Hur vore det att vara en utomjordisk matematiker?”

Är frågan om matematikens ursprung avgjord? Döm själva när videon kommer. Personligen är jag mer övertygad om att Max har fel om matematiken än att jag själv har rätt om strängarna.

Relaterade tankar rörande medvetandets natur utvecklas i en tråd bakåt på bloggen från Dra ur sladden!

Häromdagen skickades Lisa Pathfinder upp i rymden. Ett lagom fyrverkeri att avsluta firandet av 100 år med allmän relativitet, men det handlar nog mer om en förfest till 125-årsjubileet då eLISA kan ha varit i gång några år. LISA Pathfinder kommer att testa ny teknologi för att mäta gravitationsvågor med den framtida eLISA. Två testmassor svävar en halvmeter ifrån varandra inuti den ihåliga rymdsonden och positionerna mäts med en hisnande noggrannhet på 10 pikometer. En pikometer är en miljondel av en miljondel av en meter.

Men en halvmeter mellan massorna är förstås ingenting. eLISA kommer att bestå av tre rymdsonder separerade med någon miljon kilometer som flyger i formation i bana runt solen och låter laserstrålar passera mellan rymdsonderna påverkade av krusningar i rumtiden. Det är ett helt europeiskt projekt sedan USA fått slut på pengar och dragit sig ur. Det är inga lätta saker och det kommer att dröja 20 år innan eLISA är igång.

Men riktigt så länge kommer vi nog inte att behöva vänta innan man hittar något nytt och spännande. Redan inom några år kan de första upptäckterna komma med hjälp av andra typer av experiment.

Det mest välkända är LIGO i USA som med hjälp av två kilometerlånga armar letar efter gravitationsvågor där vågorna svänger några hundra gånger per sekund. Det finns två anläggningar, en i Livingston, Louisiana och en i Hanford, Washington. Man letar efter neutronstjärnor och svarta hål som närmar sig i spiral och krockar med varandra. Man menar att den nya och alldeles precis uppdaterade aLIGO bara måste hitta något. Håll koll på det här, det kan vara nästa stora upptäckt inom fysiken!

En helt annan metod, PTA (Pulsar Timing Array), använder sig av neutronstjärnor som klockor. Med radioteleskop håller man koll på de pålitligt roterande stjärnorna och försöker avgöra om klockor på olika delar av himlen kommer ur fas med varandra. Det kan vara tecken på en gravitationsvåg på genomresa. Man är mest känslig för extremt långsamma vågor med perioder på storleksordningen år och hittar man något kan det handla om jättelika svarta hål i omloppsbana runt varandra som skapar smekande dyningar genom rumtiden.

När det är dags för eLISA om 20 år kommer man att vara känslig för perioder på sekunder eller timmar. Man kommer att kunna mäta gravitationsvågor från tusentals par av vita dvärgstjärnor i täta omloppsbanor över hela Vintergatan — stjärnsystem där man ibland med vanliga teleskop kan avgöra hur stjärnorna rör sig runt varandra och sedan jämföra med gravitationsstrålningen man hittar. Det handlar om en helt ny typ av astronomi som kan vara lika revolutionerande som Galileis teleskop och gravitationsstrålning blir en del av den astronomiska vardagen.

LISA Pathfinder kommer inte att skapa några rubriker men 125 årsjubileet av allmänna relativitetsteorin kan nog bli något alldeles extra. Gör en notering i kalendern och medan du väntar roa dig med de här intressanta filmerna om LIGO och eLISA.

P.S. Lustigt nog trodde inte Einstein från början att gravitationsvågor kunde finnas. Läs mer i Einsteins blundrar.

P.P.S. Är du i Uppsala och vill fortsätta fira finns det möjlighet fredag den 11 december.

Idag är det precis hundra år sedan Einstein presenterade  den centrala ekvationen i sin nya gravitationsteori för den preussiska vetenskapsakademin i Berlin:

Snyggare än så kan det inte bli. Gravitationen är ingen kraft utan en följd av att rumtiden är krökt. Nära något som är tungt går tiden långsammare och kroppar tenderar att falla. Tex äpplen som lossnar från ett träd. Vi som inte vet bättre tolkar det som att en kraft får äpplet att accelerera mot marken. Men i själva verket rör sig äpplet likformigt och så spikrakt det bara kan genom rum och tid.

Det som finns till vänster om likhetstecknet i Einsteins ekvation beskriver hur rumtiden kröker sig och det som finns till höger talar om var materien finns. Ekvationen låter å ena sidan materien diktera hur och var rumtiden skall kröka sig och å andra sidan rumtiden diktera hur materien skall fördela sig. Egentligen kan man alltså inte tala om var materien finns utan att låta ekvationen tala om vad ”var” är. Allt hänger ihop och inte undra på att den leder till så många spännande konsekvenser.

Väl värd att fira och läs gärna mer om hur Einsteins formel förändrade popkulturen i dagens DN. Läs också om förfesten i Allmänna relativitetsteorin 100 år – det skall vi fira! Skål!

För idag precis 100 år sedan, den 18 november 1915, fick Einstein äntligen till det. Merkurius gåta var löst! Upptäckten av att rätt siffror trillade ut ur ekvationerna kan ha varit den starkaste känslomässiga upplevelsen i Einsteins hela liv. Han har berättat för kollegor att han fick hjärtklappning och att det kändes som att något brast inom honom.

Solsystemets innersta planet rör sig i en avlång och elliptisk bana som långsamt förskjuts runt solen. Lite, lite grand för varje varv. Sedan mitten av 1800-talet var det känt att förskjutningen inte fullt ut kunde förklaras med hjälp av Newtons teori för gravitationen. Visst borde de andra planeterna påverka Merkurius men inte riktigt på det sätt som astronomerna mätt upp. Något stämde inte. En tidigare avvikelse i Uranus bana hade lett till upptäckten av en ny planet, Neptunus, och det låg nära till hands att gissa på något liknande också denna gång. Kanske fanns det en ny och okänd planet, Vulkanus, belägen närmare solen än till och med Merkurius? Men nej, någon sådan planet verkade inte finnas.

Den 18 november 2015 inför den preussiska vetenskapsakademin i Berlin kunde Einstein berätta att hans nya teori för det krökta rummet löste mysteriet och gav ett resultat helt i överensstämmelse med observationerna! Leta efter siffran 43” i bilden här nedanför, det var den som gjorde att Einstein blev så till sig.

Men trots framgången var alla detaljer inte riktigt på plats. Något var fortfarande inte alldeles rätt i ekvationerna och en vecka av hårt arbete och kluriga beräkningar återstod innan det skulle vara fullbordat. Och därför är det inte idag som vi skall korka upp champagnen. Ge er till tåls och håll ut till onsdag i nästa vecka, då är det dags på riktigt!

I väntan på detta, läs gärna Einsteins blundrar.

En amerikansk guldgruva, en kanadensisk nickelgruva, en japansk zinkgruva – och den tidigare järngruvan i Garpenberg i södra Dalarna. Vad har de gemensamt? Neutriner förstås!

Neutrinernas förvandlingskonst och pyttemassor står i centrum för årets Nobelpris i fysik och de har mycket kvar att ge. Väldigt mycket kan det visa sig. Ett föreslaget projekt handlar om att använda acceleratorn ESS i Lund, som nu håller på att byggas, för att skicka en stråle av neutriner snett ner genom marken med sikte mot gruvan i Garpenberg. En detektor en kilometer ner i berget skall sedan noggrant mäta vad som kommer fram. Varför?

En av de riktigt stora gåtorna är varför vårt universum består nästan uteslutande av materia och inte just någon antimateria alls. Man menar att det måste finnas små skevheter i naturlagarna som gör att materien klarar sig bättre i Big Bang än antimaterien. Man har redan kunnat se tecken på detta när det gäller hur kvarkar beter sig men det räcker inte för att lösa mysteriet med den försvunna antimaterien. Kanske det finns fler skevheter när det gäller hur andra partiklar som till exempel neutriner uppför sig? Det är just det som projektet i Garpenberg handlar om.

En sådan skevhet bland de kända neutrinerna skulle kunna smitta av sig på ett slags tyngre och än mer svårfångade släktingar som man spekulerar om: de sterila neutrinerna. Låt oss i linje med Fruktstund med Nobelpris i fysik kalla dem för meloner:

Ingen vet om det finns meloner men de skulle kunna, om de skiljer på materia och antimateria på rätt sätt, kunna förklara varför materien vann i det tidiga universum. Och inte bara det, de skulle dessutom kunna svara för universums mörka materia. Det spekuleras annars om att den mörka materien kan utgöras av supersymmetriska partiklar. Man försöker skapa dem vid CERN, men ju längre de lyser med sin frånvaro desto större är risken att man är på fel spår. Kanske det handlar om just meloner istället?

Var, när och om experimenten kommer att utföras blir upp till politik och ekonomi. Lätta saker är det inte men entusiasmen i Dalarna är stor. En sak visar i alla fall historien: den som gräver djupt i gruvor efter neutriner blir ofta rikligt belönad.

Neutriner som byter sort? Vad handlar det om egentligen?

Det finns tre olika sorters neutriner: elektronneutriner, muonneutriner och tauneutriner. Men låt oss för enkelhetsskull kalla dem för äpplen, päron och bananer.

Solen lyser tack vare kärnreaktioner där väte slås samman till helium. Av bara farten bildas det också en himla massa elektronneutriner – dvs äpplen.

Redan på 60 och 70-talen stod det klart att det verkade komma alldeles för lite äpplen från solen. Mätningar med hjälp av underjordiska detektorer gav oväntat låga värden. Vart hade de tagit vägen?

SNO i Kanada, under ledning av Arthur McDonald, kunde visa att de hade bytt sort. En del av äpplena hade förvandlats till päron och bananer under resan hit. Till skillnad från tidigare detektorer som bara kunde känna smaken av äpple, kunde SNO hantera både päron och bananer. Slutsatsen blev att det måhända inte kom så många äpplen från solen men den totala mängden frukt var i alla fall den rätta!

Vid Super-Kamiokande i Japan, under ledning av Takaaki Kajita, undersökte man neutriner skapade av kosmisk strålning som dundrar in i atmosfären. Detektorn hade möjlighet att känna av både äpplen och päron. Man tittade på neutriner som kom dels från atmosfären alldeles ovanför men också från andra sidan jorden. Vad man upptäckte var att mängden äpplen alltid var den samma — tydligen bytte de inte sort i just det här fallet. Däremot kom det mindre med päron från andra sidan jorden. Vad hade hänt? De hade förstås bytt sort och blivit bananer!

Summa summarum innebär dessa resultat att neutriner kan byta sort. Och detta innebär i sin tur att de måste ha massa. Förklaringen till just detta är lite knepig. Det har att göra med kvantmekaniken och att neutrinerna inte bara uppträder som partiklar utan ibland bättre beskrivs som vågor. Dessa svängande vågor kommer i ofas om neutrinerna har olika massor och resultatet blir fruktsallad.

Mer om priset finns att läsa hos Kungliga Vetenskapsakademin och man kan också titta på sändningen från SVT och ett försök som jag gör att förklara vad det handlar om.

Det kommer mer om neutrinerna på dessa sidor framöver.

Forskar NASA på en warpdrive som gör det möjligt att resa till stjärnorna i ett nafs med farter över ljusets? Ungefär som i Star Trek? I samband med en två timmar lång paneldebatt – Rymdslottet Live – på Kulturhuset i Stockholm igår kom frågan upp. Hundra astronauter hade varit på besök i trakten och i ett uppföljande samtal tillsammans med Peter Linde, Marie Rådbo och Maria Sundin diskuterade vi allehanda rymdrelaterade ting. (En video kommer så småningom att läggas ut.)

Utgångspunkten för frågan om warpdrive var ett föredrag av en Harold ”Sonny” White som man kan hitta på nätet. Den oinvigde kan lätt låta sig luras av Sonnys snitsiga föreläsning. Det står NASA överallt, grafiken är elegant och framtidsvisionen optimistisk. Vad spännande!

Idén – ursprunligen formulerad av Miguel Alcubierre – handlar om att skapa en bubbla av krökt rumtid som kan röra sig snabbare än ljuset. Det finns ju inget som hindrar att galaxer rör sig ifrån varandra i det expanderande universum med överljusfart. De åker helt enkelt snålskjuts på det expanderande rummet utan att det strider mot relativiteten. Tanken är att åstadkomma något liknande med en bubbla av krökt rumtid som rör sig snabbare än ljuset. Det som finns inne i bubblan rör sig inte något alls relativt det rum som bubblan består av. Det hänger bara med.

Kruxet är att kröka till rumtiden tillräckligt mycket och dessutom att få skjuts på den. Man vet sedan länge att det krävs exotisk och mycket besynnerlig materia för att åstadkomma det här. Dessutom väldigt, väldigt mycket. Det har hävdats att man via kvantmekaniken skulle kunna få till materia av rätt slag även om ingen har en aning om hur man skall kunna åstadkomma det i praktiken

Detta har Sonny tagit fasta på. Genom att finurligt(?) använda extra dimensioner menar han att han lyckats få ner den nödvändiga mängden exotisk materia. Och att han dessutom har ett sätt att skapa den med hjälp av diverse elektriska apparater i en källare på NASA.

Om det här vore sant skulle ett nobelpris vara säkrat snabbare än Jean-Luc Picard hinner säga ”Engage” – alldeles oavsett om Sonny lyckas skruva ihop ett praktiskt fungerade rymdskepp eller ej. Det är farligt att vara kategorisk men den här gången tar jag risken: det handlar om önsketänkande och ren rappakalja.

Att NASA i viss mån låter Sonny  hållas kan väl ha att göra med att man vill hålla modet uppe hos rymdentusiaster som annars riskerar att tappa modet. De bemannade Marsfärder man drömde om efter Apolloprojektet ser ju ut att bli ett halvsekel försenade jämfört med vad optimisterna trodde en gång.

Någon warpdrive finns inte inom räckhåll och det finns goda skäl att tro att det aldrig kommer att gå att konstruera någon. Förmodligen är det lika omöjligt att bygga en warpdrive som maskhålet i filmen Interstellar av det enkla skälet att det annars skulle vara möjligt att resa bakåt i tiden. Om man kan resa snabbare än ljuset är det nämligen lätt hänt att man råkar vilse och på en resa tur och retur till stjärnorna kommer tillbaka hem innan man startade. Och det vore ju faktiskt rätt konstigt. Visserligen finns det sätt att bringa reda i sådant också men den allra rimligaste slutsatsen är att det helt enkelt inte går. Alls.

Kan jag ha fel? Absolut. Men Sonny är i alla fall chanslös – det är jag säker på.

Är det då kört med resor till stjärnorna? Kanske inte. Peter Linde var lite mer optimistisk och menade att det, om viljan bara finns, skulle kunna vara möjligt inom något hundratal år. Hastigheter på tio, tjugo procent av ljuset är inte helt otänkbara. Och även om det väl knappast är aktuellt att skicka med människor på resor som varar i ett halvsekel skulle obemannade färder till de närmaste stjärnorna vara möjliga med i princip känd teknik.

Även Sonny hänvisar till ett sådant projekt i sin föreläsning: Daedalus. En jättelik koloss som spränger vätebomber i sin buk för att få fart. Schabraket väger 54000 ton, vilket Sonny tycker är lite mycket – det är därför han hellre vill kröka rummet. Men faktum är att det inte motsvarar mer än en Finlandsfärja. Problemet är förstås att få upp och sätta ihop det i omloppsbana runt jorden. Den största konstruktion som man i delar hittills hivat upp är rymdstationen ISS som har en hundradel av massan. Men om man bara vill det tillräckligt mycket så skulle det väl kunna gå.

Och det är väl just det som är det verkliga kruxet. Hur gärna vill vi? Tekniken kan nog ordna sig snabbare än man tror, det riktigt svåra är att hitta de goda skäl som övertygar tillräckligt många om att man skall göra det.

John F. Kennedy motiverade månfärderna med att ”We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard.”

Det fungerar på mig men det kanske inte räcker för det stora flertalet. Inte nuförtiden i alla fall. Till Finland på ett dygn eller till stjärnorna på ett halvsekel? Bara att välja.