Viden med kosmisk perspektiv

Der kan være meget langt imellem grundforskning og praktisk anvendelse. I tiden inden kvinder fik stemmeret og mens den primære belysning stadig bestod af gaslamper, observerede den engelske ingeniør, Henry Joseph Round, et besynderligt fænomen. En kold vinterdag, var Henry i færd med at gennemføre sine daglige radioteknologiske forsøg i sit laboratorium i New York. Mere præcist undersøgte han forskellige krystallers evne til at generere radiobølger, men da han sendte 10 volt gennem en siliciumkarbid krystal, udsendte den ikke radiofrekvenser. Den udsendte derimod et svagt gult lys.

Han forfattede straks et brev til sit fagblad Electrical World, hvori han efterspurgte en forklaring fra det videnskabelige verdenssamfund. Det fik han imidlertid aldrig, for brevet som er underskrevet 9. Februar anno 1907, vidner om en opdagelse der er langt foran sin tid. Kun 25 år efter at Edison lavede det første vellykkede forsøg med glødepæren, havde ingeniøren nemlig fremstillet intet mindre end verdens første lysdiode eller LED-lampe, som man ville kalde det i dag.

LED-pæren er både langt mere energieffektiv og holder længere end glødepæren

Lysdioden var naturligvis interessant for videnskabsmænd, men den forblev alt for dyr i mange år og kunne i øvrigt kun generere rødt og gult lys. Den kunne derfor ikke måle sig med den varme glødepære. De næste mange år investerede man industrielt i Edisons opfindelse, mens man forskede videre i LED-lamperne, uden helt uden at vide hvad man skulle bruge den til. Der gik næsten 90 år før et par japanske forskere opfandt den blå LED-pære, hvilket de senere vandt en nobelpris for. For med det kunne man skabe det energieffektive hvide LED-lys, som man i dag regner med ved enkomplet omstilling ville kunne spare planeten for 800 millioner ton CO2 om året. Eller udledningen fra 684 pulsende kulkraftværker.

Takket være Henry Joseph Rounds nysgerrighed og årtiers grundforskning i lysdioder, har vi taget et skridt tættere på en mere energieffektiv verden. Og det er ikke usædvanligt at grundforskning giver et kæmpe afkast, mange årtier efter de første resultater. Derfor er det heller ikke til at sige, hvad der kommer ud af den milliard kroner som Danmarks Grundforskningsfond netop har afsat til at opstarte ti helt nye grundforskningscentre. De skal arbejde mod at opnå forståelse, frem for at løse bestemte praktiske problemer.

Et af disse centre er Cosmic Dawn Centre, som skal sørge for at Danmark bliver en af hovedspillerne i udforskningen af hvordan de første stjerner og galakser blev dannet. Ligesom udforskningen af LED dioden, vil Cosmic Dawn Centre også undersøge lys. Omend det kommer fra den anden ende af universet og er næsten så gammelt, som noget kan være.

Danmark får adgang til kosmisk daggry
Når man ser ud i universet, kigger man tilbage i tiden. Og kigger man langt nok tilbage, skulle man kunne se helt tilbage til universets begyndelse for 13,8 milliarder år siden. Eller næsten i hvert fald. For da universet blev dannet, var der ingenting at se. Først efter et par hundrede millioner år tog de første galakser og stjerner endelig form. Problemet er, at vi i dag slet ikke kan se så langt tilbage i tiden. Fordi universet udvider sig, bliver lysbølgerne fra de første galakser strukket ud til længere og rødere bølgelængder, end både det menneskelig øje og vores nuværende optiske teleskoper kan opfange. Undersøgelsen af de første galakser har derfor hidtil været forbeholdt teoretisk fysik og kosmologi.

Men det skal det nye Cosmic Dawn Centre ændre på, fortæller Sune Toft, som skal lede det nye forskningscenter og lektor ved Dark Cosmology Center på Niels Bohr Instituttet.

Makeringerne på billedet viser nogle af de ældste galakser, vi kender til i dag. Billede: NASA

”Astronomien har gjort utroligt mange fremskridt over de sidste år – specifikt med Hubble-rumteleskopet, som har være i stand til at kunne se helt tilbage til omkring en milliard år efter Big Bang – og allerede fra det tidspunkt findes der fuldt formede galakser. Verdenssamfundet har så besluttet sig for at investere i de teleskoper som skal til for at vi kan kigge helt tilbage til det tidspunkt hvor alting stammer fra” fortæller Sune Toft.

Et af de nye instrumenter, som skal hjælpe til forskningen, er James Webb-teleskopet, som bliver sendt i kredsløb rundet om solen allerede i 2018. Med en spejlflade som er seks gange større end Hubble-teleskopet, placeret halvanden millioner kilometer væk fra jorden, skal den enorme kikkert sørge for at forskere kan undersøge galakser som ligger uforståeligt langt væk.

Lyset fra galakserne har nemlig rejst 13,6 milliarder år med over en milliard kilometer i timen, når de rammer teleskopets spejle. Ved hjælp af en guldoverflade på teleskopets primære spejl, er det følsomt overfor de infrarøde lysbølger og kan således opfange strålingen fra de første objekter i universet.

”Det interessante er, at vi åbner døren ind til en helt ny epoke i universets historie, som ingen har studeret før. Og erfaringen siger at de spørgsmål som vi stiller nu, og sætter os for at løse, i virkeligheden ikke er de mest interessante spørgsmål. De allermest mest interessante spørgsmål, er spørgsmål som vi ikke engang ved hvordan vi skal formulere endnu. Det er næsten 100 procent sikkert, at der vil komme store overraskelser i de nye observationer, når vi åbner det her nye vindue i universets historie. Og det glæder vi os til”, fortæller Sune som er henrykt over at midlerne går til fri forskning og derved kan følge, hvad end centeret finder af overraskende resultater.

Sune Toft, som er lektor ved Dark Cosmology Center, skal lede det nye Cosmic Dawn Centre. Begge centre er placeret på Niels Bohr Instituttet i København. Billede: ku.dk

Grundforskning har spillet en afgørende rolle for at udvikle den civilisation, som vi er en del af, forklarer Sune. Han nævner blandt andet Einsteins relativitetsteori og Niels Bohrs kvantemodel som eksempler på modeller der forsøger at beskrive helt fundamentale fysiske regler, men som senere har været afgørende for udviklingen af både GPS, mikrochips, internettet og computere.

Derfor er han også enormt glad for at have fået muligheden for at stå i spidsen for det nye center.

”Jeg får mulighed for at bringe nogle af verdens førende eksperter i studiet af det tidlige univers til Danmark, og jeg har en forventning om, at Danmark kan blive et af de førende steder i verden, i den her revolution af vores forståelse af det tidlige univers, som vi forventer”, fortæller Sune og tilføjer at det er meget unikt at vi i Danmark giver denne slags midler til grundforskning.

”Det er meget få steder i verden, at man har mulighed for at få så stor frihed til at forske i en forholdsvis lang periode, med midler nok til at gøre hvad der er nødvendigt for at sætte tanken fri”.

Med de ti nye centre er det netop hvad Danmarks Grundforskningsfond håber at kunne facilitere med den milliard kroner, der nu er givet til grundforskning.