Nils O. Andersen (direktør), Hanne N. Christensen, Claus U. Hammer, John Renner Hansen (vicedirektør indtil 31.5.2001), Steffen Bo Hansen, Per Hedegård (vicedirektør pr. 1.6.2001), Mogens Høgh Jensen (indtrådt 1.6.2001), rektor Carl P. Knudsen, Helsingør Gymnasium (indtrådt 30.4.2001), underdirektør Christian Larsen, Lucent Technologies A/S (indtrådt 30.4.2001) Åke Nordlund, Kristoffer Haldrup, Michael Galouzis.

Henning Jørgensen (bestyrer), Jens Knude, Åke Nordlund, Per Kjærgaard Rasmussen (vicebestyrer), Karl Augustesen, Nils Michaelsen, Lise Christensen, Brian Lindgren Jensen.

Aksel Walløe Hansen (bestyrer), Klaus Mosegaard (vicebestyrer), Steffen Bo Hansen, Laust Olsen.

Jens Lyng Petersen (bestyrer), Gudrun Hageman (vicebestyrer), Hans Bøggild, Jette Sørensen, John Renner Hansen, Mogens Høgh Jensen, Poul Olesen, Ulla Holm, Børge Svane Nilsen, Ulrik Beierholm (udtrådt 30.4.2001), Jakob Svagin (udtrådt 30.4.2001), Peter Zeiler Skands (udtrådt 30.4.2001), Frederik Bundgaard (indtrådt 1.5.2001), Søren Enemark (indtrådt 1.5.2001), Jesper Ryge (indtrådt 1.5.2001).

Finn Berg Rasmussen (bestyrer), Per Hedegård (vicebestyrer ), Edgar Meisner (indtil 15.3.2001), Nader Payami (fra 16.3.2001), Susan Blak Nyrup.

Andrew D. Jackson (formand), Klaus Mosegaard, Jens Hjorth, Jens Als-Nielsen, Mogens Høgh Jensen, Louise N. Christensen.

Erik Johnson (formand), Thomas Døssing, Jens Knude, Jørgen Peder Steffensen, Kristoffer Haldrup, Karsten Scheibye-Knudsen, Christian P. Ryder, Line Jensen.

Jens Jørgen Gaardhøje (formand), Preben Alstrøm, Jens Viggo Clausen, Dorthe Dahl Jensen, Poul Henrik Damgaard, Karsten Flensberg, Poul Erik Lindelof, Niels P. Basse.

Charlotte Fløe Kristjansen (formand), Peter Ditlevsen, Jan W. Thomsen, Steen Hannestrad, Jens Hjort, Jesper Gjerløv (udtrådt 31.1.2001), Susanne Vennerstrøm, DRI (indtrådt 1.2.2001).

Per Rex Christensen (formand), John Hertz (Nordita), Bodil Helt, Christine Schøtt Hvidberg, Jens Jensen, Therese Moretto (DRI), Ole Ulfbeck.

Jens Als-Nielsen (NBIfAFG), Niels Egede Christensen, IFA, AU, Mogens Rysholt Poulsen, COM, DTU.

Nils O. Andersen (formand), Aksel Walløe Hansen, Henning Jørgensen, Jens Lyng Petersen, Finn Berg Rasmussen, Arne Lindahl (næstformand), Bjarne Andresen, Fin Hansen, Erik Grønbæk Jacobsen (indtrådt 5.12.2001), Inger Jensen, Kirsten Mortensen (udtrådt pr. 28.8.2001), Randi Møller (indtrådt 29.8.2001), Ib Vinde (udtrådt pr. 4.12.2001).

Instituttet ledes efter en særstyreordning godkendt af Undervisningsministeriet.

Året 2001 så realiseringen af en række af de initiativer, som forberedtes i 2000. Centret for Nanovidenskab, oprettet i samarbejde med Kemisk Institut og lokaliseret i "fysikerfløjen" på H.C. Ørsted Institutet så dagens lys. Professor Thomas Bjørnholm (KI) udpegedes som centerleder, med Docent Poul Erik Lindelof som vicecenterleder. Et vigtigt element i centerideen er oprettelse af en ny uddannelse benævnt nanoteknologi, som omfatter bachelor-, kandidat-, og ph.d.-spor og kombinerer fagene fysik, kemi og biologi. Denne nye uddannelse er nu godkendt af ministeriet og optager de første studerende pr. 1. september 2002. Center for Planetforskning, dannet i fællesskab med Dansk Rumforskningsinstitut og med egne, nye lokaler i bygningen Henrik Harpestrengsvej 5, omfatter medarbejdere med baggrund i astronomi, fysik, geofysik og rumfysik. Centret ledes af professor Dorthe Dahl-Jensen med lektor Morten Bo Madsen som vicecenterleder. Endelig er medarbejdere ved instituttet, ledet af lektorerne Jørgen Peder Steffensen og Sigfus Johnsen, Geofysisk Afdeling, drivkraften i et nyt dateringscenter, finansieret af Carlsbergfondet for en 5-årig periode. Centret skal opstille en absolut kronologi på basis af instituttets enestående samling af iskerner fra Grønland og stille disse data til rådighed for forskningsverdenen. Centerdannelsen var en fin opfølgning på indvielsen af den nye kæmpefryser under vandrehallen på HCØ, som rummer hovedparten af iskernerne. Alle tre centre lægger op til et omfattende samarbejde med andre forsknings- og uddannelsesinstitutioner i Danmark og udlandet.

Instituttet stiller endvidere lokaler og anden infrastruktur til rådighed for en række andre, nye aktiviteter. Oprettet i fællesskab med Kemisk Institut og med aktiv støtte fra fakultetet, tilbyder H.C. Ørsted Ungdomslaboratorium eksperimentelle aktiviteter til gymnasieklasser i de nyindrettede fælles lokaler for fysiske og kemiske undervisningsforsøg, i den udstrækning disse ikke er optaget af fagenes egne studerende. Øvelserne tilrettelægges under ledelse af Jacob Skjødt (kemi) og Anne Værnholt Olesen (fysik), begge deltidsansatte gymnasielærere. Et større antal klasser har allerede benyttet laboratoriet, som nu også tilbyder bookning via hjemmesideadressen www.ulab.dk. Samme etage rummer Center for Naturfagenes Didaktik (CND-KU), som organisatorisk refererer direkte til fakultetet. Placeringen muliggør symbiose med Ungdomslaboratoriets aktiviteter. CND-KU havde det første halve år af sin levetid fagkonsulenten i fysik, Claus Christensen (CC), som deltidsansat centerleder. I forbindelse med CC's overgang til fuldtids ansættelse som undervisningsinspektør blev centerlederposten overdraget til den hidtidige studieleder i matematik, Kjeld Bagger Laursen. Indflytningen også af fakultetets nyoprettede Naturvidenskabelige IT- og Kompetencecenter, NIK, i HCØ D-fløjen har lagt grunden til samarbejde med såvel didaktikcentret, som i første omgang Ørsted Laboratoriet, og i næste runde resten af instituttet samt Kemisk Institut og Institut for Matematiske Fag omkring forbedring af IT-betjeningen og -uddannelsen af institutternes medarbejdere og studerende.

På det strukturelle område har instituttet ansat en administrator, som skal forestå det vigtige arbejde med implementering af lønsumsstyring - et pilotprojekt i samarbejde med fakultetet - samt den deraf afledte strømlining af en række interne arbejdsgange. Et nødvendigt led i dette er indføring af et fælles administrativt serversystem med dertil hørende support af de administrative medarbejdere på software- og hardwaresiden, et projekt, som kom godt i gang i 2001. Parallelt hermed er området VDB (videnskabelig databehandling) blevet styrket, ligesom flere medarbejdere af den tekniske stab er overført til nye funktioner efter anbefaling fra et udvalg, som analyserede de fremtidige krav til instituttets tekniske infrastruktur, og som især fremhævede behovet for oprustning på ADB- og VDB-områderne. Efter de omfattende renoveringer af bygningsmassen i 2000 besluttede bestyrelsen i 2001 at afsætte ressourcer til oprustning af institutbiblioteket på forskellig vis, mest synligt på Blegdamsvej, hvor lokalerne gennemgår en omfattende og tiltrængt renovering, som forventes afsluttet i begyndelsen af 2002.

Efter indstilling fra Det Naturvidenskabelige Fakultet udpegede rektor Kjeld Møllgård Rektor Carl P. Knudsen, Helsingør Gymnasium, og Underdirektør Christian Larsen, Lucent Technologies A/S, til eksterne medlemmer i institutbestyrelsen. Dermed blev institutbestyrelsen den første ved et dansk universitet med eksterne medlemmer. Instituttet har meget positive forventninger til denne ordning og det bliver interessant i den kommende tid at se i hvilken grad det vil lykkes bestyrelsen at udnytte de nye muligheder dette giver.

Hvad angår den del af den økonomiske støtte til instituttets uddannelses- og forskningsaktiviteter, som modtages fra Københavns Universitet, og som primært udnyttes til aflønning af den faste stab af videnskabelige og teknisk/administrative medarbejdere, er denne underlagt fortsatte, kraftige reduktioner, oftest udmeldt med kort varsel, og ikke sjældent med tilbagevirkende kraft. Da planlægningen af den faglige fornyelse og omstilling fortsat har første prioritet i bestyrelsens arbejde, ikke mindst i lyset af pensioneringsorkanen i årene 2007 - 09, foregår dette vigtige arbejde fortsat under meget utilfredsstillende vilkår. Instituttets egenfinansierede generationsskifteprogram har hovedæren for de muligheder for faglig fornyelse, som er blevet indfriet i 2001, og som fortsat foregår efter planen mens dette skrives. I hvilken udstrækning og under hvilke vilkår dette centrale arbejde kan fortsætte er meget uklart i skrivende stund, hvor vi må leve med ukendskab til indeværende års budget et godt stykke inde i finansåret. Det står klart, at finansiering af den nødvendige fortsatte faglige nyrekruttering ikke kan ske af egne midler, idet disse nu er reduceret til en nærmest symbolsk sum. Fyringer har kun kunnet undgås fordi medarbejdere går af nogenlunde i samme takt som de fortsatte nedskæringer. En omlægning af vilkårene for faglig planlægning forekommer tvingende nødvendig hvis de mange spændende udfordringer og behov for faglige samarbejder og initiativer, som tiden rummer for fysikfagene, skal kunne udnyttes efter fortjeneste.

Astronomisk Observatorium (AO) spiller en hovedrolle i drift og videreudvikling af moderne observationsinstrumenter til gavn for dansk astronomi. Udnyttelsen af AOs 1.5m teleskop ved European Southern Observatory (ESO) i Chile og det Nordiske Optiske Teleskop (NOT), La Palma, Spanien, finansieres af SNFs Instrumentcenter for Jordbaseret Astronomisk Forskning (IJAF), mens organisation og udvikling varetages af AOs stab.

Moderne astronomiske detektorsystemer er hjørnestenen i udviklingsprogrammet. I 2001 er et nær-infrarødt kamera til NOT med 1024x1024 billedelementer færdiggjort og installeret på teleskopet; og et CCD-kamera med 4096x4096 billedelementer er klar til levering til NOT ved årets udgang. Herudover er der leveret tre kameraer til Sverige, Rusland og Indien, og et yderligere til vore partnere i Spanien er færdigt. Til forberedelse af mere avanceret detektorudvikling på længere sigt er der afprøvet en ny type CCD, og et meget lovende samarbejde med Astrophysikalisches Institut Potsdam, Berlin, er indledt. Herunder bygges en ny type kamera, som kan køles lettere og billigere end med flydende kvælstof.

Fremstilling af nye instrumenter er også fortsat. En spektrograf til Bangalore, Indien, er afleveret, og der er truffet aftale om bygning af et lignende instrument til Tyrkiet. Til NOT er leveret en stor komponent af et nyt vidvinkelkamera samt to polarimeter-enheder. Der er også gjort gode fremskridt mod en fornyelse af 1.5m teleskopets instrumentering gennem optiske designs mv. under medvirken af en speciale-studerende fra École Supérieure d'Optique, Paris.

Både 1.5m teleskopet, NOT, Carlsberg meridiankredsen og Schmidt-teleskopet i Brorfelde har i øvrigt været i planmæssig drift hele året. 1.5m teleskopet gennemgik i årets løb et forebyggende eftersyn og vedligehold; billedkvaliteten er nu den bedste i over 20 år. Ved NOT blev instrumenter, bygget ved AO, udnyttet i 81 % af al videnskabelig observationstid i 2001 - en ny rekord.

(J. Andersen, L. Helmer, B. Hiberty, M.L. Jensen, J. Klougart, H.H. Larsen, N. Michaelsen, P. Nørregaard, K. Pilemann, P.K. Rasmussen, A.N. Sørensen).

Det er karakteristisk for de følgende projekter, at de gennemføres i et samarbejde med en lang række af udenlandske kolleger og at det observationelle arbejde primært er baseret på anvendelsen af det danske 1.5 m teleskop og andre teleskoper på La Silla, VLT på Paranal samt Carlsberg meridiankredsen og det nordiske 2,5m teleskop på La Palma suppleret med satellitmålinger.

EU INTAS projektet "Sakharov Oscillations" er fortsat igennem året med omfattende måleserier af en stribe på himlen for at bestemme anisotropier og polarisation af den kosmiske baggrundsstråling (CMB) med det russiske radioteleskop RATAN-600. Generelt er udviklingen af metoder til filtrering af CMB observationelle data blevet fortsat og pekuliariteter i anisotropi og polarisation, som indikatorer af støj i CMB himmelkort, er studeret. Specielt fortsættes den videre udvikling af geometriske metoder til analyse af polarisationen af CMB. I samarbejde med Dansk Rumforskningsinstitut er arbejdet med CMB data fra en ballonflyvning TOPHAT på Antarktis blevet påbegyndt.

Stoftætheden i Universet er en afgørende parameter ved dannelse og udvikling af galaksehobe. Et omfattende projekt til eftersøgning af fjerne galaksehobe er videreført i samarbejde med ESO. Der er gennemført opfølgende optiske og infrarøde observationer af fundne hobkandidater både på det danske 1.5m teleskop og på ESOs New Technology Telescope. Nye optisk/infrarøde data er blevet brugt til at bestemme fotometriske rødforskydninger af galakser i feltet af hoben og til at udvælge mulige hob kandidater som forberedelse af spektroskopiske observationer. De spektroskopiske observationer af de fjerneste hobe er efterfølgende blevet udført med ESOs VLT - Very Large Telescope på bjerget Paranal i Chile med henblik på at afgøre om hobkandidaterne er reelle samt at bestemme nøjagtige rødforskydninger og hastighedsdispersioner til massebestemmelse af galaksehobene. Baseret på de spektroskopiske observationer er der bestemt nye rødforskydninger af ekstremt svage galakser, og fire gravitationelt bundne systemer med store rødforskydninger er fundet. Rødforskydningerne er z=0.81, z=0.95, z=1.14 og z=1.30. Galaksehoben med z=1.30 er også en røntgenhob, hvilket er blevet påvist med satellitten XMM-Newton i en 80.000 sekunder eksponering. Systemerne med z>1 er de fjerneste hobe, som nogensinde er detekteret ud fra de optiske egenskaber alene.

Til studiet af galaksehobkandidater med mindre rødforskydninger har vort 1.5m teleskop vist sig særdeles effektivt, idet der i årets løb er udviklet en "Multi Objekt Spektroskopi" facilitet på teleskopet. Ligeledes er 1.5m teleskopet blevet brugt til studiet af kompakte HI skyer med stor hastighed for at undersøge eventuelle forekommende stjernepopulationer. Dette arbejde er videreført med VLT, idet både afstande og egenskaberne af HI skyerne stadig er ukendte til trods for at HI skyerne har været kendt i mere end 40 år.

De store galaksehobe virker som gravitationelle linser, hvorved der dannes flere forstærkede billeder af bagved liggende objekter. Observationer af linsede objekter er udført med NOT og Hubble rumteleskopet til bestemmelse af kosmologiske parametre og massefordelingen i de graviterende galaksehobe.

Samarbejdet med ESO vedrørende dybe infrarøde eksponeringer til dækning af to felter på sydhimlen med ESOs New Technology Telescope på La Silla er afsluttet i indeværende år. Det er de største dybe infrarøde gennemmønstringer af felter på himlen overhovedet. Desuden er der lagt en del arbejde i forberedelse til deltagelse i et europæisk stort anlagt gennemmønstringsprojekt i røntgenområdet med den europæiske satellit XMM-Newton. En lokal gruppe er dannet med henblik på processering af de rå satellitdata samt opfølgning med optisk/infrarøde observationer specielt til detektion af fjerne galaksehobe til fastlæggelse af den kosmiske struktur.

Studiet af skaleringsrelationer for elliptiske galakser i nære (z<0.25) galaksehobe er blevet fortsat. I forlængelse heraf gennemføres en undersøgelse af udviklingen af hobgalaksernes morfologiske typer og et internationalt samarbejde om et fotometrisk vid-vinkel survey af 80 udvalgte røntgenhobe er etableret. Observationerne gennemføres med ESOs 2.2m teleskop på La Silla og Isaac Newton teleskopet på La Palma.

Også i året 2001 er en række ekstremt kraftige udbrud af gammastråling (gammaglimt) blevet detekteret af satellitter. Opfølgende optiske observationer er gennemført i årets løb både med det danske 1.5m teleskop på La Silla, med VLT på Paranal og med Hubble rumteleskopet til identifikation af objekterne samt til studiet af forløbet af det optiske udbrud. Gammaglimtene er endnu langt fra at være forstået, men kilderne befinder sig i galakser i store afstande.

Teoretisk/numeriske studier både af nære passager af sorte huller og stjerner og af strukturen af tilvækstskiver (typisk om sorte huller) er blevet fortsat (L. Hansen, J. Hjorth, N. Jansen, H.E. Jørgensen, I. Novikov, L.F. Olsen. H. Pedersen, K. Pedersen, J. Rasmussen, P.K. Rasmussen, S. Toft, D.F. Gregor).

Spektroskopisk analyse af grundstofsyntesen i et stort udvalg af de første stjerner i Mælkevejens halo er nu afsluttet med et stort observationsprojekt ved ESO VLT. Herunder er uran for første gang målt i en meget gammel stjerne og anvendt til radioaktiv datering af universet. Udtømmende grundstofanalyser og publikationer for denne først udvalgte stjerne er gennemført; efterfølgende er hele materialet under udarbejdelse. Endvidere er den kemiske og dynamiske udvikling af et stort, fuldstændigt udvalg af solnære stjerner i Mælkevejens skive under diskussion. I 2001 er der beregnet nye aldre for hele materialet (ca. 12.000 stjerner), og et katalog er næsten klar til publikation.

Observationelle studier af stjerneudvikling og dynamisk udvikling i åbne stjernehobe er blevet fortsat. En dybtgående analyse af stjernehoben IC 4651 og dens udvikling i Mælkevejens skive er færdiggjort og indsendt til publikation.

Under benyttelse af lysstyrke- og farvemålinger (V,V-I) er afstanden til det stjernedannende område Lupus2 blevet bestemt og områdets egenskaber diskuteret, hvorved det er vist at Lupus2-stjernedannelsen i vid udstrækning ligner den i det såkaldte Taurus Auriga område.

Tycho-2 kataloget med de 2,5 millioner klareste stjerner blev offentliggjort i 2000 med positioner, egenbevægelser og lysstyrke i to spektrale bånd. Tycho-2 fotometrien er nu blevet kalibreret til luminositet og farver. Detektion af interstellare skyer er en første vigtig anvendelse af kataloget.

I samarbejde med Institute of Astronomy, Cambridge og Real Instituto y Observatorio de la Marina en San Fernando, Spanien, er der ved at blive gennemført en gennemmønstring af nordhimlen fra -3 til +60 grader i deklination med observatoriets automatiserede Carlsberg meridiankreds på La Palma. Alle stjerner ned til teleskopets grænsestørrelsesklasse på ca. 17 observeres med et CCD kamera i 20 % overlappende driftscans. Dette omfattende projekt er ved årets udgang 72 % komplet op til +50 grader i deklination. Den første del af projektet i zonen fra -3 til +3 grader i deklination indeholdende 6.848.336 stjerner er under separat diskussion og frigivelse.

Brorfelde Schmidt teleskopet har igennem året været i regelmæssig drift, i det omfang vejret har tilladt det. Projektets mål er at gennemmåle polregionen ned til +60 grader deklination og bestemme nøjagtige positioner og størrelsesklasser i to farver (R og V) for alle stjerner ned til ca. 18. størrelsesklasse. Der er indtil årsskiftet observeret ca. 5704 felter i R og V filtrene. Den interne nøjagtighed på en position, fundet ved nat til nat sammenligninger, er bestemt til at være 17 millibuesekunder.

Der er også i 2001 ydet bidrag til designet af en ny avanceret satellit, GAIA, især med hensyn til fotometriske målinger. GAIA er i oktober 2000 blevet udvalgt af ESA som hjørnestensmission med en planlagt opsendelse mellem 2010 og 2012. Satellittens vigtigste formål er signifikante bidrag til forståelse af Mælkevejssystemets dannelse samt dets kemiske og dynamiske udvikling, herunder den præcise fordeling af det synlige stof og af det gådefulde mørke og usynlige stof. Forskellige mulige fotometriske systemer er blevet sammenlignet og der har vist sig nogle meget interessante muligheder for at bestemme grundlæggende stellare parametre (J. Andersen, K. Augustesen, O.H. Einicke, C. Fabricius, L. Helmer, E. Høg, J. Knude, V. Makarov, A.S. Nielsen, B. Nordström).

Med det formål at foretage detaljeret kontrol af teoretiske modeller af stjerners udvikling, som danner grundlaget for bl.a. aldersbestemmelser og forståelsen af grundstoffernes oprindelse, er studiet af dobbeltstjerner blevet fortsat. For at afklare væsentlige uoverensstemmelser mellem modeller og det hidtidige, sparsomme materiale af masser og radier for lette stjerner, er der gennemført analyser af 15 dobbeltstjerner af spektraltype B,A,F,G. Specielt underbygger de foreløbige nye resultater for soltype stjerner formodningen om, at modellerne er utilstrækkelige. Samtidig fortsættes den systematiske søgning efter nye kandidater med anslåede masser lavere end Solens.

Studiet af kolde stjerners atmosfærer er fortsat. De her gennemførte atmosfæreberegninger er de eneste, der inkluderer andet end brint og helium i modellerne. Specielt er der arbejdet på at sammenligne modelresultaterne med observerede spektre, og på at forbedre de kemiske ligevægtsberegninger der indgår. Disse sidste beregninger vil også indgå i modeller for røde kæmpestjerner, brune dværge, ekstrasolare planeter, og i studiet af solsystemets dannelsesfaser.

Modeller af solsystemets dannelse viser, at Jordens vand (oceanerne) ikke kan være skabt sammen med den faste del af Jorden, men må være kommet til senere. Under en ekspedition til Isua området i Grønland, der med sine 3,8 milliarder år er Jordens ældste kendte stykke skorpe, er der identificeret to interessante områder, som dels indeholder inklusioner af Jordens formentlig første ocean og dels indeholder udeformerede sedimentlag fra den periode hvor Månens nuværende kratere blev dannet. Det forventes, at analyser af prøver fra de to områder kan give os vigtig ny viden om hvordan vandet kom til Jorden og om hvilke type himmellegemer, der bragte vandet (J. Andersen, A. Borysow, J.V. Clausen, B.E. Helt, U.G. Jørgensen, B. Nordström, E. H. Olsen, J.D. Pritchard).

Der er opnået en ny og langt bedre forståelse af transport og forstærkning af magnetfeltet i stjerner. Det er nu blevet fastslået at konvektive bevægelser kan pumpe et magnetfelt ned imod bunden af den konvektive zone. Endvidere er der udviklet en kvantitativ, analytisk teori for excitation af magneto-soniske bølger af den type der ligger til grund for helioseismiske og asteroseismiske undersøgelser. Det er vist, at teorien korrekt forudsiger energi-inputtet i Solens 5 minutter svingninger. Korrelationsteknikker til bestemmelse af hastighedsfelterne i Solen er blevet kalibreret og det er vist , at de målte hastigheder undervurderer de sande hastigheder med en faktor 2. Endelig er de numeriske studier af stjernedannelse blevet fortsat (Å. Nordlund, B. Freytag, B. Dorch, J.T. Frederiksen, C. Hededal, J. Hunsballe, H.-G. Ludwig, F. Thomsen).

Der er foretaget beregninger til udgivelse af dansk, færøsk og grønlandsk almanak. Endvidere er der udført en række særlige beregningsopgaver for offentlige myndigheder mv.: Almanak, Skriv- og Rejsekalender for det år efter Kristi fødsel 2002, Færøsk Almanak 2002, Grønlandsk Almanak 2002, Sunrise/Sunset Tables for Selected Stations in Greenland and on Faroe Islands 2002, Luftfartsinformationstjenesten (O.H. Einicke).

Jordens klima har i istiden gennemgået voldsomme og pludselige klimaændringer. Klimaændringerne har karakter af hurtige skift imellem to kvasistabile tilstande, det glaciale klima og det interstadiale klima. Årsagen til disse skift er ukendt. Hvorvidt disse skift skyldes periodisk destabilisering af den aktuelle klimatilstand eller om de skyldes tilfældige svingninger induceret af vejrvariationer debatteres. Igennem datastudier af paleklimatiske indikatorer, især is-kerner, kan de to scenarier skelnes fra hinanden. Is-kerne data peger i retning af det sidste scenarium. Klimaskiftene forekommer med en eksponentiel ventetid som en Poisson proces. Det betyder at systemet ikke har nogen 'hukommelse' om hvor længe det har befundet sig i en given tilstand (P. Ditlevsen).

Forskningen omkring UV-B dagslysets nedtrængen i havvand med forskellig vandkvalitet er ved at blive afrundet. År 2001 udkom der således to artikler (hvoraf en var inviteret) samt et stort bogbidrag til Springer International om emnet. I sædvanligt eutrofieret kystvand er lysnedtrængningsdybden dvs. 1 % dybden nogle få meter eller mindre mens den i det klareste oceanvand i Den Mexicanske Havbugt er målt til at være 68 meter! Disse resultater befinder sig i trykken og vil blive udgivet i 2002. Arbejdet med remote sensing af havets indhold af fytoplankton, humus og sediment fortsætter og vil fortsætte i nye spor, fordi der en udviklet en ny og "excellent remote sensing algorithm", der er specielt velegnet til at estimere svæv- og humusmængden i kystvandets øvre vandlag skal man tro reviewerne på Applied Optics. I forbindelse med algoritmeudviklingen har vi bygget verdens første instrument, som måler lystilbagekastningskoefficienten, bb. Dette bb-meter står for at skulle kalibreres og testes. Remote sensing af middelvandstand, altimetri er taget op som et nyt forskningsområde i samarbejde med Kort & Matrikelstyrelsen, KMS, og feltvalidering med brug af 100 år lange tidsserier af hydrografiske data og vandstand fra Kattegat viser, at målepræcisionen og akkuratessen for satelitterne ERS-2 og Topex-Poseidon henholdsvis ligger på en millimeter og under en cm. Til beregning af den såkaldte steriske effekt, der er en central størrelse i klimasammenhæng, kombineres altimetri med remote sensing målinger af havet overfladetemperatur, en varmetransportmodel og vanddybden på målepositionen pixel by pixel. Undertegnede har reviewet ca 10 artikler for 5 internationale forlag og var 1. opponent for en svensk limnolog i Uppsala. Forskningsformidling sker løbende til den danske presse og Dansk Fysisk Selskab, Kvant samt til Danmarks Meteorologiske Institut, DMI, som arbejder på en bogudgivelse om stormflod i Danmark (N. Højerslev, E. Aas (Oslo Universitet), J. Adams (Texas A&M), O.B. Andersen (KMS), P.V. Jørgensen (DMI), H. Hundahl).

I projektet data fra den tyske CHAMP satellit blevet undersøgt. Desværre viste det sig, at data indeholdt mange grove fejl. På trods af dette kunne Jordens tyngdepotential bestemmes udfra satellittens kinetiske energi med hvad der svarer til ca. 0.20 m nøjagtighed i højdeanomalien (E. Ditlevsen og C.C. Tscherning).

Forstudierne til udnyttelse af ESA satellitten "Gravity and Ocean Circulation Explorer Mission", GOCE er fortsat med økonomisk støtte fra ESA. En metode til behandling af store datamængder, fordelt i et regulært netværk, er forfinet og implementeret ("Fast Spherical Collocation"). Metoden er blevet benyttet til en række studier bla. af effecten af ikke at have data over de polare områder samt til en nyberegning af en kuglefunktionsudvikling af tyngdepotentialet (F. Sansò, Politecnico di Milano og C.C. Tscherning).

Metoder til kalibrering og fejlfinding af satellitdata er blevet forbedret (R. Koop, J. Baumann, SRON, NL, P. Visser, TU-Delft og C.C. Tscherning).

Procedurer til tyngdebestemmelse udfra satellitaltimetri, luftbårne målinger samt skibsmålinger er blevet evalueret i 3 områder i de Grønlandske Farvande (A.V. Olsen, O.B. Andersen (KMS) og C.C. Tscherning.

Metoder til geoidebestemmelse udfra nye datakombinationer er blevet undersøgt, og geoider er blevet beregnet for San Salvador, Dubai Municipality samt United Kingdom, Northern Ireland og Republic of Ireland (R. Forsberg, G. Strykowski (KMS) P. Cross (UCL) og C.C. Tscherning).

Metode til bestemmelse af ocean loading udfra GPS er udviklet (S.A. Kahn og C.C. Tscherning).

Fjernelse af atmosfæreforstyrrelser i Syntetisk Aperture Radar Inteferometri (InSAR). En metode til at fjerne atmosfæreforstyrrelser i InSAR er udviklet til brug for studier af sammensynkninger, fx. i gamle mineområder (M.Grosetto (ICC, Barcelona) og C.C. Tscherning.

C.C. Tscherning har haft følgende faglige administrative hverv: Indtil 1. februar medlem af konsistorium. Generalsekretær International Association of Geodesy, Medlem af 2 ESA rådgivningskomiteer, samt af European GOCE Consortium.Medlem advisory board for Vening Meinesz Research School, (Utrecht University/Tu-Delft). Medlem af den Danske Nationalkomite for IUGG. Andre hverv: Lektorbedømmelsesudvalg, DTU, Dr.Scient bedømmelsesudvalg, NLH, Ås. Medlem Advisory Board for tidsskriftet "Studia Geodaetica et Geophysica". Foredrag eller medforfatter til foredrag på 4 videnskabelige møder (Budapest, S.Francisco, Noordwijk, Nice). Censor DTU. Festforelæsning ved W.Torges 70 års fødselsdag.

Undersøgelserne af CO2 i atmosfæren og udvekslingen med havet og land-overfladen i Nordatlantregionen er fortsat mhp. en dybere forståelse af kulkredsløbet og de regionale koncentrationsforskelle og atmosfærens transportegenskaber af CO2. Arbejdet sker i samarbejde med Kemisk Institut, DMI, DMU og Risø. Under projektet er udviklet en model, som er i stand til at simulere de stor-skalaede strukturer af CO2-fordelingen. Endvidere er der foretaget fluksmålinger af CO2 fra skib på åbent hav i Norskehavet (A.W. Hansen, C. Geels).

Nyt forskningsprojekt igangsat med DMI omkring atmosfærens cirkulation forbundet med den Nordatlantiske Oscillation/Arktiske Oscillation. Interessen går på koblingen til stratosfæren, hvor der observeres både opadgående og nedadgående udviklinger. Tidsstørrelserne involveret er sådanne, at når man behersker dynamikken kan resultaterne bruges til længerevarende vejrforudsigelser (A.W. Hansen, R. Graversen, B. Christiansen (DMI).

Et ph.d.-projekt er sammen med DMI igangsat mhp. objektive analyser af atmosfærens indhold af ozon. Ozonmålinger forekommer sporarisk og stort set kun på den nordlige halvkugle og over land. Udnyttelse af sædvanlige meteorologiske målinger i analysen udnyttes til at konstruere et 3D billede af ozonfordelingen analogt til fastlæggelsen af atmosfæren meteorologiske tilstand (A.W. Hansen, L. Larsen).

Aksel Walløe Hansen er kasserer i IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) og viceskoleleder ved ph.d.-skolen COGCI. Har igangsat et nyt ph.d.-kursus: Radiative Forcing and Feedback Mechanisms´in the Climate System.

Formålet med NGRIP projektet er at bore en iskerne ned gennem den 3080 m tykke grønlandske iskappe i Nordgrønland (75 N, 42 W). På nuværende tidspunkt har man boret ned til en dybde af 3001 m. Boringen i år 2001 havde en langsom start. Boringen skulle begynde ved 2.931 m dybde, hvor boret i 2000 havde sat sig fast, hvilket krævede en del forberedelser. Det har vist sig, at isens temperatur ved undergrunden er tæt på tryksmeltepunktet. De høje temperaturer i isen tæt ved bunden forvoldte en del problemer med boringen i år 2001. I løbet af sæsonen satte boret sig flere gange fast, og måtte frigøres under anvendelse af glykol. Sidst på sæsonen efter 70 mmeterss boring, besluttede man at lukke boringen for i år, og der arbejdes nu på at udvikle en teknik til boring af de nederste 80 m is ved NGRIP.

De videnskabelige analyser på isen fra NGRIP boringen i felten var begrænset i forhold til tidligere år. Resten af analyserne og udskæring af prøver blev foretaget i Bremerhaven i efteråret. Målinger af iltisotoperne, ECM, DEP, linescan og metan i gasprøverne er blevet gennemført på årets 70 m kerne. Det har vist sig, at den ældste del af kernen dækker en del af overgangen mellem Eem-tiden og den sidste istid. Da årlagstykkelsen i bunden af iskappen ved NGRIP er ca. 1 cm giver dette mulighed for at opnå enestående detaljerede klimadata fra begyndelsen af sidste istid.

I forbindelse med iskerneanalyserne arbejdes der på modelberegninger til bestemmelse af isens bevægelse, alder, temperaturprofil, og massebalance, til undersøgelse af diffusionsprocesser i isen, samt til beskrivelse af klimaet under sidste istid. Derudover er der foretaget sammenlignende analyser af data fra forskellige iskerner og data fra forskellige perioder under sidste istid. Data fra de meget højtopløste kemiske målinger på NGRIP kernen efterbehandles for øjeblikket og der arbejdes med metoder til automatisk identifikation af de årlige svingninger.

Det videnskabelige arbejde på NGRIP iskernen sker i internationalt samarbejde med kollegaer fra Tyskland, Japan, Schweiz, Frankrig, Island, Sverige, USA og Belgien. I 2002 havde NGRIP lejren besøg af forskningsminister Birthe Weiss og Dekan Henrik Jeppesen med følger. Det daglige arbejde i NGRIP lejren er i øvrigt dokumenteret i dagbogsoptegnelser på projektets hjemmeside http://www.glaciology.gfy.ku.dk/ngrip (D. Dahl-Jensen, S.J. Johnsen, N. Gundestrup, J.P. Steffensen, H.B. Clausen, C.S. Hvidberg, A. Svensson, M.L. Siggaard-Andersen, K.K. Andersen, I.A. Mogensen, S.B. Hansen, P. Ditlevsen, E. Chrillesen, A. Boas, P. Iversen).

På Hans Tausen iskappen i 1995 blev en ny type isbor anvendt med succes. Baseret på samme teknologi blev der udviklet et dybdebor til brug ved EPICA og NGRIP dybdeboringsprojekterne. Denne boretype er blevet anvendt ved NGRIP fra 1996 til 2000 og på Dome C i Antarktis fra 1996/97. Boret er blevet løbende forbedret så erfaringerne fra NGRIP hvert år har kunnet overføres til Dome C. Selve NGRIP boret er nu overført til Antarktis, til brug for EPICAs anden boring på Dronning Maud Land (DML). Til NGRIP forberedes udviklingen af et bor til boring af en iskerne under de varme bundforhold. Det mekaniske arbejde bliver udført i tæt samarbejde med instituttets andre værksteder. Til DML boringen er der udviklet en ny elektronik, der kan anvendes ved de lave temperaturer i Antarktis. Elektronikken blev afprøvet på NGRIP, før den blev sendt videre til DML (S.J. Johnsen, N. Gundestrup, S.B. Hansen).

Den vigtigste paleoklimatiske parameter ved undersøgelser af iskerner er isotopforholdene ¹⁸O/¹⁶O samt D/H da disse parametre kan relateres til temperaturen i de nedbørsgivende skyer. Ved afdelingen måles der hvert år ¹⁸O/¹⁶O forholdet i over 30.000 prøver fra iskerner boret i begge polarområder. Disse data anvendes også til absolut datering af iskerner. I et internationalt samarbejde laves der præcise temperaturmålinger i borehullet, der blandt andet bruges til kalibrering af isotoptermometret. Ligeledes i et internationalt samarbejde måles der endvidere brint isotoper som sammen med iltisotopdata kan delvis fortolkes som temperaturer i havet samt som temperaturer på isen baseret på diffusionsprocesser (S.J. Johnsen, N. Gundestrup, D. Dahl-Jensen , H.B. Clausen).

I FREJA-projektet, arbejdes der med at forøge vores viden om flydeegenskaberne af iskapperne på Jorden, Mars, og på Jupiters måne Europa. Arbejdet med ekstraterrestrisk is er nærmere beskrevet i afsnittet om Planetcenteret. I forbindelse med undersøgelser af Grønlandsisen har man eksperimentelt arbejdet med at forstå hvordan størrelsen af iskrystaller varierer med koncentrationen af urenheder i isen. Gruppen har modtaget et nyt Australsk instrument til måling af orienteringen af krystallerne i en isprøve, og de første målinger med instrumentet er gennemført med succes. På modelleringssiden er der arbejdet med implementering af anisotrope flydelove i de eksisterende modeller (D. Dahl-Jensen, S.J. Johnsen, C.S. Hvidberg, A. Svensson, A. Khan).

Afdelingens iskernesamling omfatter iskerner fra mere end 25 lokaliteter i Grønland og Antarktis. Samlingen omfatter mere end 30.000 dokumenterede 55 cm lange segmenter. I foråret 2001 blev samlingen på Jagtvej flyttet til det ny frysehus under vandrehallen på H.C. Ørsted Institutet. Flytningen, som også indebar flytning af iskerner fra et kommercielt frysehus og afdelingens frysehus ved Rockefeller bygningen, forløb gnidningsfrit, således at det ny frysehus kunne indvies i april under overværelse af bl.a. Forskningsminister Birthe Weiss. Frysehusene ved Rockefeller bygningen og på H.C.Ørsted Instituttet fremstår nu som et moderne iskernelager med stor driftssikkerhed. Frysehusene døgnovervåges af et vagtselskab, og kuratoren tilkaldes ved driftsstop. Kuratorvirksomheden omfatter foruden ansvaret for frysernes drift også vedligeholdelse af afdelingens database samt tildeling af iskerneprøver efter anmodning fra danske og udenlandske forskere. 8 forskergrupper fra Schweiz, Frankrig, Japan, Tyskland og Danmark har i årets løb arbejdet i lageret (J.P. Steffensen).

Dette E.U.- og nationalt støttede europæiske dybdeboringsprojekt omfatter to boringer i Østantarktis. Ved Dome C er den ny boring nået til 2.002 m (pr 31/12 2001) og ved borestedet i Dronning Maud Land er alle forberedelser til boring ved at være afsluttet. Der er dansk deltagelse ved begge boringer og det forventes, at E.U. vil støtte projektet endnu nogle år. Det internationalt koordinerede analysearbejde på iskernerne foregår løbende (H.B. Clausen, N. Gundestrup, C.U. Hammer, S.B. Hansen, P. Iversen, M.L. Siggaard-Andersen, S.J. Johnsen og J.P. Steffensen).

I august 2001 stod Dorthe Dahl-Jensen for organisationen af det årlige IGS-møde. Mødets titel var "International Symposium on Icecores and Climate" og i mødet deltog ca. 200 internationale forskere inden for den del af glaciologien, som beskæftiger sig med iskerner. En stor del af glaciologi-gruppen i København deltog ligeledes og præsenterede omkring 20 foredrag og posters. Proceedings fra mødet udgives som et nummer af Annals of Glaciology, 35, hvor gruppens arbejde vil være præsenteret ved adskillige artikler.

I samarbejde med Centro de Estudios Científicos i Chile, er gruppen i gang med at undersøge muligheden for at kunne gennemføre en dybdeboring i South Patagonian Ice Field, en stor gletcher i Patagonien. Som led i prospekteringen blev der boret et par mindre iskerner på iskappen, og de første forsøg med radarmåling fra fly blev gennemført (N. Gundestrup, S.J. Johnsen, J.P. Steffensen, A. Svensson).

1. november 2001 tiltrådte Dorthe Dahl-Jensen et femårigt forskningsprofessorat. Derudover har Jørgen Peder Steffensen og Sigfus Johnsen fået støtte fra Carlsbergfondet til et femårigt projekt til datering af de grønlandske iskerner gennem istiden, Katrine Krogh Andersen har været lønnet gennem et legat fra Carlsbergfondet og Dorthe Dahl-Jensen modtog i 2001 Villum Kann Rasmussens årslegat til teknisk forskning.

Projektet støttes af SNF og har bl.a. til formål at identificere vulkanudbrud af særlig historisk interesse ud fra undersøgelser af askefragmenter i iskerner. Undersøgelserne kan bl.a. bevise ,at stratigrafisk datering af årlag i iskernerne er lige så præcis som dateringen af træringe samt bidrage til et bedre kendskab til vulkaners indflydelse på jordens klima. Af særlig betydning er udbruddet af Thera i det græske øhav år 1645 f.kr. idet målingerne kan ændre den tidslige opfattelse af Mellemøstens, Ægyptens og Grækenlands tidlige oldtidshistorie. Projektet gennemføres i samarbejde med Wiens Naturhistoriske Museum og Venedigs Universitet. En anden del af mikropartikelprojektet forsøger at øge vor viden om den kosmiske flux af mikropartikler som er tilført Jorden gennem de sidste 50.000 år. Denne del af projektet sker i samarbejde med Universitet i Paris, Orsay. I forbindelse med sidstnævnte projekt er et forsøgsstudie startet med firmaet Digital Rendering i Berlin med henblik på at fremstille en 3D-animeret kortfilm om det kosmiske støvs ophobning i Indlandsisens randzone (C.U. Hammer og H.B. Clausen).

Gruppen modtager fortsat besøg af gymnasieklasser, afholder inviterede gæsteforelæsninger, og har medvirket aktivt i produktionen af flere radio- og tv-programmer både på dansk og engelsk (alle gruppens medlemmer).

Center for Planetforskning huser forskere, der beskæftiger sig med planetforskning fra Ørsted Laboratoriet, Geofysisk Afdeling og Astronomisk Observatorium ved Niels Bohr Institutet for Astronomi, Fysik og Geofysik samt fra Danmarks Rumforsknings Institut. Centrets formål er at fremme dansk deltagelse i international planetforskning ved at samle og udvikle nye initiativer, både gennem udvikling af instrumenter og ved at udnytte observationer til at modellere forholdene på planeter, måner og asteroider samt skabe et aktivt forskningsmiljø til fremme af forskeruddannelsen.

Den 1. februar blev centrets bygning på Henrik Harpestrengs Vej 5 ved Rockefeller Komplekset klar til indflytning, og dette blev markeret med et heldags symposium om planetforskning i Danmark med over 100 tilhørere. Ved slutningen af året var alle flyttet ind i bygningen, der hermed huser 7 videnskabelige medarbejdere, 4 post.doc.’s, 6 ph.d.-studerende og 7 specialestuderende.

Forskningsprojekterne er beskrevet i detalje på www.planetcenter.dk. Ud over at forske i de områder der er beskrevet der og i det følgende ønsker centret at etablere nye mere tværgående projekter, som udnytter den viden, der findes både på Center for Planetforskning og blandt andre grupper ved Ørsted Laboratoriet, DTU, Risø, Århus Universitet, Zoologisk Institut, Geologisk Museum og ved Geologisk Institut ved Københavns Universitet (D. Dahl-Jensen, K. Mosegaard, J.M. Knudsen, N. Olsen (DRI), S. Vennerstrøm (DRI), M.B. Madsen, C.S. Hvidberg, A.C. Andersen, P. Bertelsen, T.M. Hansen, N. Grammatica (DRI).

Der er i 2001 udviklet afgørende forbedringer af magnetinstrumenterne til "Mars Exploration Rovers", som vil blive opsendt i maj 2003. Det er som noget helt nyt blevet muligt at indbygge nogle små magneter i et medbragt slibeværktøj (Rock Abrasion Tool eller "RAT"). Disse magneter skal leveres af Mars-gruppen først på året 2002.

En opstilling til måling af sprednings-geometri Mössbauer-spektre ved variabel temperatur er blevet opbygget. Denne opstilling vil blive anvendt til kalibrerings- og reference-studier af udvalgte prøver, som skønnes at være specielt relevante i forbindelse med de kommende Mars-missioner.

(P. Bertelsen, W. Goetz, J.M. Knudsen, M.B. Madsen, M. Olsen i samarbejde med Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona, Department of Astronomy, Cornell University, Department of Geosciences, Princeton University, Norges Geologiske Undersøgelser samt ISA og Afdelingen for Geologi, begge Aarhus Universitet, Geologisk Institut, KU og Kemisk Institut, Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole).

I sommeren 2001 flyttede tre personer fra DRIs Solsystemfysik gruppe ind i Planetcenterets lokaler, hvor de har koncentreret sig om to hovedområder: En fortsættelse af arbejdet med data fra Ørsted satellitten, samt den indledende fase af undersøgelser af magnetfeltet omkring Mars og Merkur. Interessen for Mars og Merkurs magnetfelter er motiveret af en mulig DRI-deltagelse i to fremtidige missioner, den franske mission Mars NetLander og ESA-missionen BepiColombo.

Mars Netlander, som skal opsendes i 2007, har til formål er at placere et seismisk og meteorologisk netværk på Mars' overflade. Netværket udgøres af fire identiske fartøjer, alle udstyret med magnetometre, som udvikles i et tæt samarbejde mellem DTU, DRI og Centre d'Etude des Environment Terrestre et Planetaire (CETP) i Frankrig. Som forberedelse til denne mission er påbegyndt en statistisk analyse af de magnetiske målinger fra Mars Global Surveyor.

BepiColombo er en Merkur-mission planlagt til opsendelse i 2009. I samarbejde med Imperial College i London tilbyder DRI at bygge magnetometret på en af de to satellitter der skal bringes i kredsløb om Merkur (N. Olsen, S. Vennerstrøm, N. Grammatica (DRI).

Der er arbejdet med modeller for iskappen på Mars' nordpol, for at beregne iskappens alder og om der er en isflydning af betydning. Der arbejdes endvidere på at vurdere iskappens massebalance, og undersøge om den i øjeblikket mindskes eller er i balance. Modellerne er bl.a. baseret på målinger af overfladetopografien, som er foretaget af MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter), der er med på Mars Global Surveyor.

Der er desuden arbejdet på modeller for isen, der dækker Jupiters måne, Europas overflade. Modelberegningerne omfatter isens tykkelse, temperatur og iskrystalstørrelser. Der er påbegyndt et samarbejde med JPL, NASA om test og modeller for udvikling af et isbor til Mars og Europa, en cryobot, ved NorthGRIP, Grønlands Indlandsis i 2003 (D. Dahl-Jensen, C.S. Hvidberg, C.T. Mogensen, K.G. Schmidt).

De seismiske data fra Månen, opsamlet i forbindelse med NASAs Apollo projekt (1969 - 1977), er analyseret med moderne inverse metoder. Resultaterne viser tegn på en større diskontinuitet i Månens kappe i dybden ca. 560 km, et muligt tegn på tilstedeværelsen af et globalt magmaocean tidligt i Månens historie. Endvidere tyder resultaterne på, at Månens skorpe er markant tyndere end tidligere antaget – i gennemsnit ca. 45 km på Månens forside. Projektet er et led i et forskningsprogram, der sigter mod at afklare dannelseshistorien for Jord-Måne systemet (A. Khan, K. Mosegaard, K.L. Rasmussen (Nationalmuseet).

Geostatistisk forudsigelse af undergrundens egenskaber mellem olie/gas-boringer.

Evnen til præcist at forudsige olie/gas-reservoirers porøsitet er een af de vigtige forudsætninger for succesfuld olie/gas-efterforskning. I samarbejde med Mærsk Olie og Gas A/S og CORE A/S er der udviklet en geostatistisk metode, der bestemmer akustisk impedansinformation (hvoraf porøsiteten kan afledes) udfra borehulsdata og seismiske data. Grundige tests viser, at metoden overgår alle andre kendte metoder, herunder Krieging-baserede metoder, i præcision (T. M. Hansen, K. Mosegaard).

Et af de mindst udforskede områder i vort Solsystem er Asteroidebæltet. Asteroidebæltet danner bro mellem de jordlignende planeter i det indre Solsystem og de store primitive gasplaneter i det ydre Solsystem. Asteroidernes små masser gør, at deres baner let ændres radikalt ved en tæt passage med en større planet. Nogle få asteroider får derved ændret deres baner så meget, at de kommer nær Jorden, og enkelte af disse asteroider (eller brudstykker af dem) kan ende på Jorden som meteoritter. Asteroidegruppens forskning beskæftiger sig med at kortlægge asteroiders udvikling ud fra undersøgelser af meteoritter, baneberegninger og fysiske studier af jordnære asteroider samt et videnskabeligt projektstudium til en dansk asteroidemission, med det formål at kortlægge størrelses- og type-fordelingen af asteroider i asteroidebæltet og Jordens nærhed (R. Michelsen, A.C. Andersen, J.L. Jørgensen (DTU), H. Haack, Minik Rosing, J. Andersen).

Center for Jordens Klima og Biogeokemiske Kredsløb (Danish Center for Earth System Science - DCESS) er oprettet i 1997 med støtte fra Danmarks Grundforskningsfond for en femårig periode. Beretningen viser den tværfaglige natur af studier af Jordens Klima og Biogeokemiske Kredsløb ("Earth System Science"). DCESS har siden oprettelsen arbejdet på at etablere sig som et nationalt center for forskning og undervisning i "Earth System Science" og befinder sig nu i en eksklusiv lille gruppe af institutioner i verden som tilbyder undervisning og et godt tværfagligt forskningsmiljø (se lederartikel i Science den 15. juni 2001). DCESS har ansøgt Danmarks Grundforskningsfond om midler til en ny 5-årig periode.

DCESS beskæftiger godt 30 medarbejdere og har afdelinger på NBIfAFG ved KU og på Biologisk Institut ved Syddansk Universitet i Odense. Centeret ledes af professor Gary Shaffer, KU, med professor J. Ray Bates (KU) og professor Donald Canfield (SDU) som assisterende centerledere. Nedenfor omtales centerets forskning i København, men yderligere oplysninger kan findes på www.dcess.ku.dk.

Vi har identificeret en dynamisk stabiliseringsmekanisme i klimasystemet baseret på transporten af angulært moment i atmosfæren og koblingen til overfladevinde og fordampning. Modellen blev konstrueret ved at benytte observationer, der viser, at den polrettede transport af angulært moment fra troperne til extratroperne i atmosfæren afhænger lineært af den latitudinale gradient af 500 mb overfladen. Fra den angulære moment transport beregnes middelstyrken af de overfladevinde i troperne og i extratroperne, som sammen bestemmer middelfordampningshastigheden. Ved at knytte perturbationer i havoverfladens temperatur til variationer i 500 mb højden, kan perturbationerne ses påvirke det angulære moment, som således stabiliserer overfladetemperaturen i kraft af deres virkning på fordampningshastigheden (J.R. Bates). Modellen er udvidet med en ocean-model og dynamiske tilbagekoblingsmekanismer og deres betydning for stabiliteten af den termohaline cirkulation undersøgt (K. Lindberg, J.R. Bates, V. A. Alexeev), ligesom modellen er brugt til at studere klimasystemets følsomhed overfor en øget forcering fra drivhusgasser (J.R. Bates). Virkningen af en ekstern forcering på klimasystemet er også studeret ved brug af en global atmosfære (GCM) model koblet til en oceanmodel (V.A. Alexeev), og de sidstnævnte studier stiller drivhuseffekten i et nyt lys, da de indikerer, at den dynamiske vekselvirkning mellem troperne og extratroperne er vigtig for klimasystemets følsomhed og giver en dynamisk forklaring på en forstærket opvarmning af extratroperne.

Ved hjælp af numeriske algoritmer har vi undersøgt muligheden for at ikke-lineære led i de ligninger, der beskriver Hadley-cellen, kan føre til multiple ligevægtssituationer. Resultaterne tyder på, at sådanne multiple ligevægtssituationer ikke eksisterer (R. Caballero, A. Sutera, Rom).

Lange tidsserier af daglige målinger af lufttemperaturen ved overfladen er analyseret, og det er fundet at datasættet udviser en "lang hukommelse", dvs. korrelationer som kun aftager langsomt i tiden. Dette resultat har stor betydning, når man skal vurdere konfidensintervaller for måneds- eller årstidsgennemsnit. Hukommelseseffekten i atmosfæren opstår formodentlig på grund af påvirkning over lang tid fra ændringer i oceanerne (R. Caballero, S. Jewson, London).

Andre studier af lange tidsserier har vist naturlige klimafluktuationer med perioder fra ca. to år til årtier. Vi bidrager til studiet af disse svingninger ved hjælp af en numerisk havis-model, som er koblet til en simpel atmosfæremodel og hvor vi kan isolere nogle af de komplekse mekanismer, der styrer udbredelsen af havis på den sydlige halvkugle. Modellen udviser en variabilitet, der ligner den observerede (f.eks. den Antarktiske Cirkumpolare Bølge), og vi undersøger, hvilke mekanismer der er knyttet til den modellerede bølge (G. Garric, S. Venegas).

Oceanerne påvirker miljøet og klimaet på Jorden ved at oplagre og transportere energi, og ved at påvirke atmosfærens sammensætning. Vi har udført modelstudier og observationer for at undersøge oceanernes rolle i denne sammenhæng.

Jordens klima har i gennem istiden været domineret af en tusindårig klimavariabilitet. Mekanismen bag disse svingninger er ikke klarlagt, men den er mest aktiv under intermediær glacial udbredelse under istider. Vi har udviklet en ny simpel koblet klimamodel, som kan reproducere denne variabilitet, der har en typisk "sav-tak" struktur. Endvidere reproduceres asynkrone forhold mellem den nordlige og sydlige halvkugle, følsomheden overfor klimatilstanden samt variationen af ilt-18 isotopen i carbonater. Oscillationerne afspejler variationer i konvektion og termohalin cirkulation i Det nordlige Atlanterhav, som er koblet til moduleringen af salinitet og især temperaturen i det indre af oceanerne. Smeltevand fra ismasserne, ændringer i solindstrålingen og højfrekvente klimavariationer kan påvirke timingen, perioden og varigheden af klimaperioderne. Den grundlæggende dynamik, struktur, amplitude og tidsskala er imidlertid bestemt af ocean-atmosfæresystemet (G. Shaffer, S. Olsen, C.J. Bjerrum).

Afkølingen af Jorden pga. et asteroide eller komet nedslag kan ændre de klimatiske forhold på Jorden i en årrække. Via en koblet atmosfære-ocean cirkulationsmodel er Jordens temperatur-følsomhed overfor nedslag af forskellig størrelse blevet undersøgt for hele Jordens historie. Den globale nedisning af jorden der muligvis har fundet sted for 750 millioner år siden, kan have været forårsaget af et asteroide nedslag af størrelse som det der fandt sted for 65 millioner år siden (J. Bendtsen, C.J. Bjerrum).

Fluktuationer med en periode på 3 - 5 år dominerer udbredelsen af havisen i Stillehavet udfor Antarktis. Variationerne er stærkt koblede til cirkulationen i den overliggende atmosfære, som igen ser ud til at være koblet til fjerne ækvatoriale El Niño fænomener (S.Venegas, G. Shaffer, M. Drinkwater, Noordwijk (Holland). Variationer med meget lange (25 - 30 årige) perioder er observeret i en 200-års kørsel med en klimamodel for Det sydlige Atlanterhav og involverer (via ændringer i vindpåvirkningen) atmosfærens forcering på overfladestrømme og overfladetemperatur (S. Venegas, I. Wainer, Sao Paulo). Der er udført modelleringer af Lake Vostok (en sø under iskappen i Antarktis), som viser, at cirkulationen i søen varierer meget med dybden, ligesom den afhænger meget af den geotermiske opvarmning samt af søens topografi, som begge er mindre kendte (M. Williams).

Observationer viser at fluktuationer i havenes overfladetemperatur langs den sydamerikanske vestkyst er stærkt koblet til fangede kystbølger som er forcerede fra det ækvatorielle Stillehav og efterfølgende modificereds af vindene langs denne kyst. Vore observationer viser også, at havstrømmene ud for Chiles kyst er stærkt modulerede af de Rossbybølger, som forceres under El Niño begivenheder (S. Hormazabal, G. Shaffer, P.-I. Sehlstedt, O. Pizarro og O. Ulloa, Concepcion).

Resultater fra syv års strømmålinger i dybhavet udfor Chile er analyseret sammen med historiske hydrografiske data. Den gennemsnitlige sydgående strømning er observeret i dybdeområdet 2.000 – 3.500 m, og ved hjælp af disse målinger samt beregninger af varmebalancen for de dybe Peru og Chile bassiner er der foretaget geostrofiske strømberegninger, som viser en sydgående transport på ca. 10 x 10⁶ m³s^-1 inden for få hundrede km fra den chilenske kyst. Denne dybe grænsestrøm transporteres mindst halvdelen af det totale dybe udløb fra Stillehavet af den globale termohaline cirkulation (G. Shaffer, S. Hormazabal, O. Pizarro, M. Ramos, Concepcion).

Blandingen af vandmasserne i Det sydøstlige Stillehav er undersøgt på basis af satellitobservationer og historiske hydografiske data. Foreløbige resultater viser to blandingsregioner, tæt på kysten og omkring 100 km fra land. Disse resultater er brugt til planlægning af et eksperiment med bøjer og skibsmålinger (M.-B. Kronborg, D. Quadfasel).

Overfladestrømninger i Det nordlige Atlanterhav og Det nordiske Hav viser store fluktuationer med årstiderne samt over flere år. Disse variationer skyldes hovedsageligt interne recirkulationer i bassinerne, og påvirker derfor ikke storskala-udvekslingen mellem Atlanterhavet og Det arktiske Ocean (D. Quadfasel, P. Jacobsen, København, M. Nielsen, København). En detaljeret undersøgelse er udført i Grønlandshavet ved brug af drivbøjer, der optager profiler af vandsøjlen. Resultaterne viser, at mesoskala strømfluktuationer dominerer vandbevægelsen i Grønlandshavet og angiver samtidig udstrækningen af efterårs- og vinter-konvektionen (D. Quadfasel, J. Backhaus, Hamburg). Horisontale mesoskala strømfluktuationer er også ansvarligt for opblanding af dybvand nedenfor Færø-banke-kanalen og Danmarksstrædet, når det kolde dybvand møder det varmere atlantiske vand og bidrager til den globale termohaline cirkulation i dybhavet (D. Quadfasel, B. Hansen, Thorshavn, S. Østerhus, Bergen). Vandets nedsynkningshastighed i den nordlige del af den subtropiske gyre er beregnet med en nyudviklet metode, der kombinerer forskellige satellitobservationer. Indtil nu giver metoden gode resultater i Østatlanten, men er mere usikker i Golfstrømsregionen (D. Quadfasel, J. Høyer).

Resultater af data indsamlet fra bøjer og skibe i Det vestlige indiske Ocean tyder på, at Det vestlige arabiske Hav er et sted, hvor opblandingen i dybhavet er meget stor, og her driver en dyb cirkulation, der er tre gange større end det globale gennemsnit. Dette skyldes forceringen fra den kraftige monsun på overfladen og tilstedeværelsen af en stejl topografi, som frembringer interne bølger (D. Quadfasel, M. Dengler, Kiel). Den dermed forbundene "overturning" cirkulation er vurderet ved hjælp af satellitobservationer og hydrografiske målinger (D. Quadfasel, J. Karstensen, Palisades, L. Stramma, Kiel, P. Brandt, Kiel).

Igennem jordens historie har de fysiske forhold på jorden ændret sig langsomt og til tider pludseligt. Ved at studere vekselvirkningen mellem det fysiske klima og det biogeokemiske kredsløb for i dag samt tidligere perioder og hændelser er vi bedre rustet til at forstå fortidens klima og dermed forudsige fremtidige klimaændringer.

Omsætningen af opløst organisk kulstof i vandsøjlen er modelleret i en tre dimensional cirkulationsmodel HAMOC, hvor remineraliseringen af partikulært organisk materiale er beskrevet ved en mikrobiel løkke baseret på den del af den bakterielle biomasse der er fritlevende i vandsøjlen. Denne model forklarer de observerede dybhavsgradienter af opløst organisk kulstof, og har derfor betydning for vores forståelse af det marine kulstof kredsløb (J. Bendtsen, C. Lundsgaard, Risø, M. Middelboe, Helsingør, D. Archer, Chicago).

Ved brug af modellen "High Latitude exchange/Diffusion-Advection" (HILDA) har vi modelleret effekten af ændringer i koncentrationen af næringsstoffer på oceanernes pH-værdi samt vurderet den totale biologiske produktion (G. Shaffer, J.O.P. Pedersen).

Før tidlig Proterozoikum forblev ilt-indholdet i atmosfæren lavt på trods af at iltproducerende bakterier var opstået. Ved observationer og modelstudier finder vi at adsorption af fosfat på jernoxider kan have begrænset primær-produktionen og resulterede i stabilisering af det lave ilt-indhold i atmosfæren (C.J. Bjerrum, D. Canfield, Odense.).

Ved hjælp af omfattende koblede klimamodeller og sammenligninger med klimaproxy data studeres vekselvirkningen mellem atmosfæren og oceanerne, bl.a. for at undersøge hvilke processer, der var ansvarlige for at opretholde drivhustilstanden for 50 mill. år siden. Vi har undersøgt den hurtige afkøling af klimasystemet som følge af et kometnedslag (M. Humber, J. Bendtsen, C.J. Bjerrum) samt atmosfære-oceankoblingen i det tropiske Stillehav for at forstå de mekanismer, der kontrollerer såvel den gennemsnitlige temperatur som temperaturfluktuationer (M. Huber, R. Caballero).

Der arbejdes på en ny opbygning af kvantemekanikken, der giver den en rationale og et ændret begrebsmæssigt indhold. Det entydige udgangspunkt for teorien er det ægte tilfældige klik, der kommer uden årsag, som en diskontinuitet på rumtidsscenen. Teorien befries herved for begrebet måling og fra forestillingen om en partikel som et objekt på rumtidsscenen. Det er disse grundelementer, hvorpå den sædvanlige kvantemekanik bygger, der har gjort det vanskeligt at gennemskue dens begrebsmæssige opbygning og har stået i vejen for erkendelsen af det ægte tilfældige klik (O. Ulfbeck).

Vor forståelse af verden på de mindste afstande standser i dag ved "Standardmodellen". Man opererer her med tre fundamentale vekselvirkninger: (i) de elektromagnetiske vekselvirkninger, der er ansvarlige for den struktur, vi finder i atomer og molekyler; (ii) de svage vekselvirkninger, der forklarer visse aspekter af radioaktivt henfald, samt spiller en afgørende rolle i stjernernes energiproduktion samt (iii) de stærke vekselvirkninger, der beskriver den substruktur der findes på kvark-niveau. På trods af den meget imponerende overensstemmelse mellem teori og eksperimenter som standardmodellen repræsenterer, er der tungtvejende teoretiske grunde til at tro, at standardmodellen kun er en del af en mere omfattende teori. En vigtig indikator i den retning er, at standardmodellen ikke beskæftiger sig med tyngdekraften, som er den fjerde fundamentale vekselvirkning, vi kender i naturen. Problemet er, at standardmodellen er en såkaldt renormerbar teori, dvs. en teori, der på konsistent måde forener kvantemekanikken og den specielle relativitetsteori. Når vi kommer til tyngdekraften, skal vi forene kvantemekanikken med Einsteins almene relativitetsteori og det har indtil nu vist sig særdeles vanskeligt. Men selv inden for standardmodellen er der en række aspekter, der ikke er tilfredsstillende forstået. Standardmodellen har på naturlig måde forenet de elektromagnetiske og de svage vekselvirkninger. Denne del af teorien kaldes Glashow-Weinberg-Salam (GWS) teorien. De stærke vekselvirkninger, der kaldes "Quantum Chromodynamics" (QCD) lever et delvist uafhængigt liv inden for standardmodellens rammer. Hvorfor er der disse to uafhængige dele? Man kunne forestille sig, at de blev forenet til een teori ved større energi, præcis som det er sket med den elektromagnetiske teori og teorien for de svage vekselvirkninger. En sådan forening ville måske også tillade os at forstå, hvorfor GWS- og QCD teorierne har forskellige symmetrier (U(1) x SU(2), hhv. SU(3). Hvorfor optræder leptoner og kvarker i bestemte "familier" og hvorfor er antallet af familier 3? Hvorfor har leptonerne og kvarkerne præcis de masser vi observerer? Kan disse masser forudsiges? Hvad er massen af den såkaldte Higgs-partikel, der er forudsagt af GWS-teorien?

Den næste generation af acceleratorer (LHC) vil teste standardmodellen i energiområdet 1-10 TeV. Dette er et særdeles interessant område: Ikke alene kan vi her forvente at observere Higgs-partiklen, som er forudsagt af teorien, men det er også et område, hvor man forventer at de "ikke-perturbative" effekter i standardmodellen vil spille en vigtig rolle.

Forståelsen af disse spørgsmål illustrerer også et gennemgående træk ved teoretisk højenergifysik i dag: Ved at studere de mindste bestanddele føres man oftest til problemstillinger, der er relevante for forholdene i det tidlige univers. Dette skyldes, at de høje energier der kræves for at splitte stoffet i dets mindste bestanddele, vil være tilstede ved de høje temperaturer, der herskede i det tidlige univers. Der knyttes således yderst betydningsfulde bånd til både moderne kosmologi og visse dele af nyere astrofysik.

Mens GWS-teorierne har så små koblingskonstanter ved nuværende eksperimentelt målte energier at perturbationsteori er uhyre nøjagtig, er situationen mere kompliceret i QCD-teorien. En del spørgsmål kan her besvares i perturbationsregning, mens andre kræver massive computerberegninger i ikke-perturbative områder. Sådanne ikke-perturbative beregninger spiller en fremtrædende rolle i gruppens arbejde. I et specielt regime af afstande, kan spektret af eigenværdier af den såkaldte Dirac operator for kvarkerne beregnes eksakt ud fra universalitet og en forbindelse til random matrix teori. Gruppen er aktivt involveret i disse nye anvendelser af random matrix teori, der også har tråde tilbage til gruppens banebrydende arbejde omkring forbindelsen mellem random matrix teori og strengteori.

Forsøgene på at se standardmodellen som del af en større teori involverer forståelsen af strengteorier, samt studiet af kvantegravitation. Streng- og superstrengteorierne har i en årrække spillet en stor rolle for højenergi gruppens arbejde på NBI, og gruppen har ydet væsentlige bidrag til formuleringen af disse teorier. Af nyere udviklinger kan her nævnes studiet af dualitets-symmetrier. I strengteori giver dualitet mulighed for at forbinde tilsyneladende forskellige teorier. Inden for de seneste få år har strengteori gennemgået en rivende udvikling, som i udstrakt grad har sit udgangspunkt i netop disse dualitetsegenskaber. Generisk relaterer dualitet stærk kobling med svag kobling, og påstanden om eksakt dualitet er derfor fra begyndelsen et ikke-perturbativt udsagn. Ideen om en "større" forenende teori, kaldet M-teori, der har de kendte perturbative strengteorier indeholdt i sig i særlige grænser, har i denne sammenhæng vist sig at være utroligt frugtbar og har ført til en næsten eksplosiv aktivitet i feltet. Specielt har en forbløffende ækvivalens mellem.

M-teori, eller, i en vis grænse, 11-dimensional supergravitation med en helt specifik baggrundsmetrik på den ene side og en konform invariant, supersymmetrisk sædvanlig kvantefeltteori på den anden side ført til en hektisk aktivitet i de sidste par år. Baggrundsmetrikken må indeholde en såkaldt anti de Sitter (AdS) del, og kvantefeltteorien fremkommer mirakuløst på overfladen af dette AdS rum. Der arbejdes på flere fronter på at forsøge at udvide denne ækvivalens til det ikke-konforme og ikke-supersymmetriske tilfælde. Hvis der kommer et afgørende gennembrud her, har strengteori fået en helt uventet direkte relevans for selve partikelfysikkens standardmodel. Også inden for det sidste år har strengteori igen virket som katalysator for nye udviklinger inden for standardmodellen og kvantefeltteori generelt. Specielt kan her nævnes muligheden for "store" ekstra dimensioner, og især studiet af såkaldt ikke-kommutative gauge teorier i fire dimensioner. Der er her tale om en udvidelse af de ikke-Abelske gauge teorier der indgår i standardmodellen (og som allerede har ikke-kommuterende generatorer) ved et ikke-kommuterende produkt i rum-tid. Gruppen på NBI har været aktivt involveret i disse seneste udviklinger lige fra starten (J. Ambjørn, H.B. Nielsen, P.H. Damgaard, P. Olesen, J.L. Petersen. Langtidsgæster og ph.d.-stipendiater (specialestuderende ikke medregnet) i det forløbne år: M. Arnsdorf, N.E.J. Bjerrum-Bohr, D. Boyarsky, J. Correia, J. Greensite, T. Harmark, R. Janik, J. Jurkiewicz, C.F. Kristjansen, Yu. Makeenko, J. Nishimura, P. Orland, K. Savvidy, K. Takenaga, Y. Takanishi, T. Tsukioka, R. Umetsu).

En ide som går tilbage til Demokrit er, at stoffet i sidste ende er opbygget af nogle få uforanderlige bestanddele. De mest almene elementære partikler, vi kender i dag, danner tre familier med hver to kvarker og to leptoner. Disse synes at være de mindste bestanddele af alt stof. Hertil kommer kraftfelternes kvanter: fotoner, gluoner, W- og Z-bosonerne. Kvarker og leptoner kan bindes sammen af kraftfelterne til sammensatte partikler. For at løsne de bånd, der binder kvarkerne sammen til f.eks. protoner og neutroner, kræves der ekstremt høje temperaturer, nemlig sådanne som herskede i de første øjeblikke af universets historie.

Sådanne forhold er bekostelige at etablere i laboratoriet, og derfor er der kun få laboratorier for partikelfysik i verden. I Europa har landene skabt organisationen CERN med laboratoriet ved Geneve til formålet. Danmark er et af de 19 medlemslande i CERN, og medarbejdere ved Niels Bohr Institutet har siden oprettelsen af CERN deltaget i det internationale samarbejde om eksperimenter i partikelfysik.

Gennem sådanne eksperimenter har man fundet de ovennævnte elementære partikler, og man har endvidere kunnet afprøve teorien for de kræfter som virker mellem dem. Teorien for de stærke og elektro-svage kræfter er fundet i så god overensstemmelse med eksperimenter, at den går under navnet "standardmodellen" (se foregående afsnit).

Det er et åbent spørgsmål, om man med standardmodellen er nået til enden af stoffets sønderdeling, eller om fremtidige eksperimenter vil afsløre indre struktur af disse partikler eller måske helt nye partikler. Sandsynligheden taler for det sidste, da man ganske mangler en forklaring på, hvorfor partiklerne har deres respektive masser, hvorfor der netop er tre familier, hvorfor alle kræfter synes at konvergere til en fælles styrke ved ultimativt høje temperaturer, og endeligt hvordan gravitationskraften kan inkluderes i teorien.

Niels Bohr Institutets deltagelse i disse undersøgelser angår blandt andet elektron-positron kollisioner i LEP acceleratoren ved CERN. Denne accelerator blev lukket i 2001, men der arbejdes stadig med at uddrage standardmodellens parametre så præcist som muligt fra de data, som blev opsamlet i maskinens ti-årige virke.

Der deltages endvidere i forberedelser til den næste generation af eksperimenter ved CERN. Ved at accelerere protoner til meget høje energier i en ny superledende ring, LHC, placeret i LEP tunnelen, er der en særdeles god chance for at besvare nogle af de åbne spørgsmål i partikelfysikken. Det er her nødvendigt at lade intense protonbundter støde sammen 40 millioner gange i sekundet. Dette giver store udfordringer til den elektroniske behandling af eksperimentets millionvis af måleenheder, og i dette område bidrager NBI til udviklingen af udstyr og metoder.

Man har indset, at anstrengelserne for at skaffe tilstrækkeligt med regnekraft til LHC eksperimenterne kunne føre til nye udviklinger af samme vidtrækkende betydning for samfundet som the World Wide Web. En sådan udvikling er det såkaldte GRID, en ide om et globalt netværk af computer-ressourcer, der tilvejebringer ressource-tunge tjenester til forbrugerne på en lignende gennemsigtig måde som elnettet tilvejebringer strøm til forbrugernes stik. Et dansk konsortium med deltagelse af Niels Bohr Institutet er samlet med henblik på at bidrage til den internationale forskning på dette område.

Endelig deltages der i et nyt eksperiment ved DESY, det store partikelfysik-anlæg i Hamburg. I eksperimentet vil man søge at isolere store mængder af partikler, der indeholder den næst-tungeste kvarktype. Det drejer sig om at finde ud af det subtile mønster, hvorefter de forskellige kvarktyper kan blande sig og transformere mellem hinanden, når de udveksler W-bosoner. Sådanne effekter er nødvendige for at forklare, hvorfor der alene findes stof i universet (foruden stråling) og ikke lige så meget anti-stof (J.D. Hansen, J.R. Hansen, P.H. Hansen og B.S. Nilsson, M. Dam, R. Murasan, J. Langgaard Nielsen og A. Wäänänen. Ph.d.-studerende: A.C. Kraan, B.Aa. Nielsen og E. Lytken).

Teoretisk kernefysik søger mod en forståelse af kernestoffet, som findes i atomkerner, i neutronstjerner, og måske som et meget varmt plasma af næsten frie kvarker og gluoner. Niels Bohr Institutet har er en lang tradition inden for studier af strukturen af stabile og næsten stabile kerner. I de senere år har interessen også samlet sig om studiet af egenskaberne af kernestof under kompression og voldsom opvarmning. Disse egenskaber kan studeres i laboratoriet i kollisioner mellem tunge kerner. Voldsomt opvarmet kernestof fandtes i det tidlige univers, og kernestof under kompression forekommer i dag i naturen i neutronstjerner.

Den teoretiske gruppe er kraftigt engageret i kernestrukturforskning. En aktuel problemstilling er kobling mellem termisk eksitation, superfluiditet og rotationsbevægelse i atomkerner. Ved en lav temperatur i forhold til den typiske energiskala i kernefysik sker en faseovergang fra jævn til diffus rotationsbevægelse. Kvantetilstande i superkolde kondensater og i nanostrukturer indeholder meget tydelige analogier til kernefysik, og studeres aktivt af gruppen. Atomkerner indeholder nogle af de mest karakteristiske faseovergange fra ordnet til meget irregulær bevægelse. I samarbejde med medlemmer af instituttets gruppe for Komplekse Systemers Fysik arbejder gruppen på beskrivelser af kvantekaos.

Ved mellemtemperaturer udviser kernestof en faseovergang fra en væske til en gas. Ved højere temperatur møder man en hadronfase. Ved meget højt tryk og temperatur mister de enkelte nukleoner deres identitet, og der dannes et quark-gluonplasma, hvori quarkerne bevæger sig frit. Symmetrier af løsningerne til feltteorier, som kan beskrive plasmaet, åbner muligheder for eksistensen af forskellige faser med karakteristiske faseovergange af første og anden orden. Quark-gluon plasmaet kan skabes ved oprettelse af chiral symmetri, eller ved overgang til en fase med superledning i QCD-farven. Fasediagrammet og tilstandsligningen for kernestof er af afgørende betydning for det indre af neutronstjerner.

Quark-gluon plasmaet kan opstå kortvarigt i kollisioner af relativistiske, tunge ioner. I samarbejde med NORDITA studerer gruppen modelbeskrivelser af de dynamiske kollisionsforløb med transport i plasma. Modelbeskrivelserne føres helt igennem til forudsigelser for begivenheder, som kan iagttages ved nuværende og fremtidige acceleratorer og detektorer. Ligeledes føres beregninger på neutronstjerner igennem, så udregnede masser og radier kan konfronteres med nyeste data fra røntgenstråling udsendt fra binære neutronstjerner. Gruppen er knyttet til det skandinavisk-europæiske CHIC projekt for mellemenergier og til det danske CRAK (tidligere HEHI) samarbejde inden for relativistisk tungionfysik. Samarbejdet omfatter detektorsystemet BRAHMS ved RHIC acceleratoren i Brookhaven, USA (J.P. Bondorf, M. Diakonov (Nordita), T. Døssing, A.D. Jackson, B.R. Mottelson (Nordita). Langtidsgæsteforskere: I.N. Mishustin, H. Heiselberg (Nordita), B. Vanderheyden, T. Wilke, J. Lenaghan, A. Mocsy. Ph.d.-studerende: K. Splittorff, M. Oswald. Specialestuderende: P. Ipsen, C. Strømfeldt).

Den eksperimentelle gruppes kernestruktur-forskning baseres i dag på udnyttelse af de bedste internationale multidetektor-systemer for måling af *Gg-strålingen fra hurtigt roterende atomkerner produceret ved hjælp af tung-ion acceleratorer i Europa og USA. Vi har i 2001 udført eksperimenter med EUROBALL-IV detektoren på Vivitron acceleratoren i Strasbourg, Frankrig, GAMMASPHERE detektoren i Berkeley, USA samt GASP detektoren ved acceleratoranlægget i Legnaro, Italien. Vi har desuden deltaget i opbygning og indledende eksperimenter med det nye EXOGAM detektor-system ved GANIL acceleratoranlægget i Caen, Frankrig, med henblik på at udnytte anvendelse af radioaktive beam-partikler fra det nye SPIRAL acceleratorprojekt der.

I disse eksperimenter udnytter man primært de velkendte Coriolis- og centrifugal-kræfter, som induceres i de meget hurtigt roterende compoundkerner, dannet ved fusion af accelererede tung-ioner med targetkerner. Efter afgivelse af ekscitationsenergi ved partikelfordampning, afkøles kernen ved henfald mod grundtilstanden ved udsendelse af en kaskade af gammastråler. Disses energier er proportionale med rotations-frekvensen, som aftager under kernens henfald. Rotations-korrelationen i hvert enkelt henfald studeres og giver detaljeret information om kvante-strukturen af kernepartiklernes mulige bevægelsesmønstre under rotationen.

En stor del af eksperimenterne sigter imod en detaljeret identificering og kortlægning af atomkernens kvantetilstande og studiet af kernens enkelt-partikel og kollektive bevægelsesformer, faseovergange og symmetribrud. Andre sigter på at identificere særlige kerneegenskaber, ofte teoretisk forudsagt, som er meget vanskelige at finde og studere. Dette gælder f.eks. de aksialsymmetriske, såkaldt hyperdeformerede tilstande med akseforhold på 3:1:1, som er teoretisk forudsagt i begrænsede masse- og spin-områder, men som vi endnu ikke efter flere søgninger i Hf og Yb området har kunnet påvise. En fornyet indsats i Xe-Ba området, hvor kernerne har den største stabilitet imod fission ved høje spin, er i gang for tiden.

Kerner kan også udvikle kollektive former, hvor den aksiale symmetri er brudt. En følge af triaxialiteten i et kvantesystem kan herved studeres, og gruppen har indledt en række forsøg på at belyse disse problemstillinger i større detalje efter at have identificeret et område omkring Lu og Hf kernerne både teoretisk og eksperimentelt, hvor denne type tilstande findes. Det er i 2001 lykkedes at påvise den såkaldte "wobbling mode", forudsagt af Bohr og Mottelson for mere end 20 år siden. Det drejer om en ulige Lu isotop studeret ved hjælp af EUROBALL IV i Strasbourg. Et nyt eksperiment i 2001 med forbedret statistik peger mod muligheden for, at også "wobbling" med dobbelt phonon eksitation kan identificeres.

Udnyttelse af en ny fluktuations-analyse teknik anvendt i 2-dimensionale kontinuum *Gg-spektre har gjort det muligt at påvise eksistensen af to isolerede potentialbrønde med henholdsvis aksial-symmetrisk, moderat deformation og triaksial, stor deformation. Samtidig viser analysen at en kobling mellem de to brønde giver anledning til barriere-gennemtrængning ved stigende ekscitationsenergi.

Gruppen er også engageret i udvikling af en ny type multi-segmenteret detektor, hvor "tracking" af gammaspredningen i detektoren giver helt nye muligheder. Vi sigter her imod at opnå en nøjagtig positions- og retningsbestemmelse af gammastrålerne og at forbedre effektiviteten med en faktor 2 - 3. Følsomheden for detektering af svage gamma-kaskader forøges herved flere størrelsesordener. Dette vil åbne mulighed for en komplet kortlægning af kernernes kvantestruktur helt op til energiområdet, hvor kernetilstandene viser kaotisk struktur. Dette projekt støttes af et EUs TRM netværk program med 8 deltagende institutioner fra EU. Gruppen har især påtaget sig opgaver inden for databehandlingsområdet.

En ny udvikling på accelerator- og detektorområdet har gjort det muligt at studere kerner, som har et meget stort overskud af neutroner i forhold til de stabile kerner. Studiet af disse kerner har speciel betydning, fordi de indgår som mellemprodukter i tilblivelsen af solsystemets grundstoffer ved supernovaeksplosioner. Forekomsten af de såkaldte magiske nucleontal og andre strukturelle fænomener spiller en stor rolle i disse processer. Gruppen har således deltaget i eksperimenter ved GANIL i Frankrig med sigte på at efterprøve de forventede magiske strukturer i kernernes skalmodel. Gruppen har ved disse forsøg bidraget med en 16-fold segmenteret Germaniumdetektor, som gør det muligt på trods af store Doppler skift i *Gg-spektrene at måle *Gg-strålingen med høj præcision fra kerner, der bevæger sig med omkring 30 % af lysets hastighed (G.B. Hagemann, B. Herskind, G. Sletten. Stipendiater J.N. Wilson og H. Amro. Ph.d.-studerende: D. Ringkøbing Jensen og S. Ødegård. Bachelor-studerende; T. Dalsgaard, C. Rønn Hansen og H. Thisgaard).

Kvarker er normalt bundne i "farveløse" partikler, dvs. at kvantetallet "farve" er neutraliseret lidt på samme måde som elektrisk positiv og negativ ladning tilsammen kan give elektrisk neutrale tilstande. De observerede partikler er således protoner, neutroner, andre baryoner og mesoner. Dette er et karakteristisk træk ved stof under de betingelser, der hersker i universet i dag. Ved meget høje temperaturer og tætheder svarende til de forhold, der fandtes cirka et mikrosekund efter Big Bang, eksisterede disse farveløse partikler ikke. I stedet kunne kvarkerne og gluonerne (den stærke vekselvirknings kvantum) bevæge sig frit omkring i det unge univers. Dette er i hvert fald den nuværende hypotese.

Forsøg med tunge ioner ved ultrarelativistiske energier forventes at kunne genskabe forhold, der ligner tilstandene i dette unge univers. Dog varer en sådan laboratoriefrembragt tilstand kun så lang tid, som det tager lyset at rejse fra den ene ende af atomkernen til den anden (nogle få femtometer), og laboratorie-"universet" lever blot i ca. 10^-23 sekund.

En forskergruppe på instituttet, kaldet HEHI, deltager i sådanne tungionforsøg, dels ved CERN i Geneve og dels i Brookhaven Laboratoriet uden for New York.

Gruppens centrale aktivitet er lige nu knyttet til den nye tungioncollider RHIC ved Brookhaven Laboratoriet (NY) i USA, hvor man studerer stød mellem tunge ioner med en energi på 200 GeV per nukleon-par. Gruppen er centralt med i BRAHMS, ét af de fire store eksperimenter ved RHIC. Gruppen har til eksperimentet bl.a. bidraget med en stor spektrometermagnet, to segmenterede flyvetidshodoskoper og flere "time projection chambers".

I løbet af året (juni til december) har gruppen deltaget meget aktivt i datatagningen ved RHIC, hvor RHIC leverede Au+Au beams ved 200 GeV pr. nucleon-par. Fysikprogrammet sigter på en omhyggelig måling af partikelspektrene fra Au+Au stød. I hele året har gruppen haft travlt med analysen af de opnåede data samt med publikation af data både fra 2000 og 2001 (to publikationer). Det viser sig at de målte partikeltætheder (op til ca. 4.600 ladede partikler produceret pr. kollision) implicerer energitætheder over den såkaldte 'Bjorken'-grænse og derfor, at vi i princippet kan forvente effekter af en kortvarig eksistens af den førnævnte stoftilstand, som populært kaldes en 'quark-gluon plasma'. Kollisionerne er de mest energirige kernekollisioner, der endnu er frembragt under jordiske forhold, og der skabes temperaturer på omkring 1.000 milliarder grader. Forsøgene påviser allerede eksistensen af en ny stoftilstand karakteriseret ved en høj grad af balance mellem stof og antistof.

En anden aktivitet i 2001 har været arbejdet med færdiggørelsen af en række publikationer (to i 2001, tre på vej til 2002) fra NA44 eksperimentet ved CERN, især med analysen af produktionen af sjældne, sammensatte partikler (deuteroner, tritoner og disses antipartikler). Der sigtes især mod en indgående analyse af forholdene ved 'freeze-out' dvs. tilstanden, hvor partiklerne frigør sig fra vekselvirkningsområdet. Resultaterne fra NA44 viser bl.a., at de mange producerede partikler fra centrale støder bevæger sig kollektivt væk fra stødzonen og således opfylder én af betingelserne for at kunne ses som en ny stoftilstand.

På længere sigt vil aktiviteterne koncentrere sig om deltagelse ved CERNs LHC (Large Hadron Collider) projekt som forventes i gang 2006. Gruppen deltager allerede aktivt i ALICE eksperimentet, som også primært vil studere ultrarelativistiske tungionstød ved ca. 30 gange højere energi end ved RHIC). Gruppen bidrager med og står for et silicon teleskop, der måler partikel-multipliciteten i forlæns retning samt i laser-kalibreringssystemet for den store TPC (H. Bøggild, J.J. Gaardhøje, O. Hansen, A. Holm, B.S. Nielsen, I. Bearden og P. Staszel. Ph.d.-studerende: P. Christiansen, D. Ouerdane og C. Ekman Jørgensen. Specialestuderende C. Holm Christensen, M. Gammeltoft, M. Germinario, E. Jakobsen, D. Sandberg).

Tophat, der er et ballon-projekt til måling af den kosmiske mikrobølgestråling-baggrund (CMB), blev sendt op fra McMurdo på Antarktis den 4. januar 2001. Den var operativ i godt 4 døgn, indtil kryostaten løb tør for flydende Helium. Kommunikationen med ballonen forsvandt ca. 12 timer efter opsendelsen, men alle data blev heldigvis også skrevet på diske i gondolen. Diskene blev bjærget intakte sidst i januar, da ballonen landede tæt ved Sydpolen. Dataene er nu under analyse, og forventningerne til CMB resultaterne er store (P.R. Christensen, D.F. Gregor, H.E. Jørgensen, R. Kristensen (DRI), H.U. Nørgaard-Nielsen (DRI).

DRI, NBIfAFG og TAC samarbejder om det danske bidrag til ESAs PLANCK satellit-mission til måling af anisotropien af den Kosmiske Mikrobølge-stråling (CMB), der forventes opsendt i 2007. Det danske bidrag består i at fremstille og levere spejlene til mikrobølge-teleskopet. I løbet af 2001 var spejlene i EU-udbud, og vi har lavet kontrakt med det tyske firma ASTRIUM_SPACE om produktionen. Samtidig er der kraftig aktivitet i den teoretiske del af gruppen for at forstå de meget komplicerede systematiske fejl, som PLANCK dataene vil være behæftet med (L.-Y. Chiang (TAC), P.R. Christensen, N.C. Jessen (DRI), H.E. Jørgensen, P.D. Naselsky (TAC), I. Novikov, H.U. Nørgaard-Nielsen (DRI).

Komplekse systemer repræsenterer et bredt spektrum af forskningsområder, som har været i stærk udvikling i det sidste årti. Med udgangspunkt i hele viften af traditionelle specialiteter på NBI/NORDITA: kernefysik, statistisk mekanik, faststoffysik, højenergifysik og astrofysik er der vokset et nyt område frem, hvis fælles tråd er den kompleksitet, som findes i så godt som alle naturens fænomener, fra fysik over biologi til økonomi og sociologi. Det er især ulineariteten af de fundamentale dynamiske love, der er i stand til at fremkalde strukturer med meget kompleks geometri (bl.a. såkaldte fraktaler) og meget irregulær bevægelse (kaos). På trods af, at dynamikken er helt deterministisk, bevirker ulineariteten, at den præcise tidsudvikling bliver uforudsigelig. Et andet fællestræk ved dette område er brugen af computereksperimenter; det er i høj grad den intuition, som opnås gennem vekselvirkningen med computere, som gør det muligt at angribe disse vanskelige "klassiske" problemer.

Indsatsen på dette område er vokset frem gennem de sidste tyve år og er stadig under stærk udvikling. Den blev i 1993 styrket betydeligt gennem skabelsen af "Center for Chaos and Turbulence Studies" finansieret af Statens Naturvidenskabelige Forskningsråd. I slutningen af 2001 besluttede gruppen at organisere sig i en ny struktur, kaldet "Complexity Lab" og modtog ved afslutningen af året en treårig rammebevilling fra Statens Naturvidenskabelige Forskningsråd til drift af denne aktivitet. Complexity Lab indeholder fire forskningssøjler: selvorganiseret kompleksitet, bio-kompleksitet, fluid kompleksitet og statistisk kompleksitet. Det stærke samarbejde, der allerede foregår på tværs af disse delområder og i større skala på tværs af institutioner, vil blive yderligere udbygget i både teoretisk og eksperimentel retning.

Den oprindelige forskningsindsats var koncentreret om kaotisk bevægelse i små systemer. Gruppen har været stærkt medvirkende til, at dette område er blevet næsten fuldstændig kortlagt gennem de sidste tyve år. Vi har i dag en fin forståelse af, hvordan kaos opstår, hvorledes det karakteriseres, og med hvilke metoder, det kan kontrolleres. For kaos i systemer med mange frihedsgrader, for eksempel hydrodynamisk turbulens, er situationen helt anderledes. Vi har kun en begrænset teoretisk forståelse og ved end ikke, hvordan turbulens bedst kan karakteriseres. Det er et spændende område, og der foregår i dag en bred indsats, der dækker numeriske eksperimenter med gitre af koblede afbildninger, cellulære automater og simulering af hydrodynamisk turbulens. Fremskridt på disse områder er vanskelige, men vil kunne anvendes på mange praktiske fænomener, hvor både kaotisk bevægelse og rumlig uorden spiller en rolle.

Man kan specielt fremhæve de undersøgelser af "intermittens" i turbulent bevægelse (en slags stødvis opførsel) baseret på såkaldte skalmodeller. Det har vist, at dette fænomen kan findes i selv meget simple modeller. Endvidere er der sket fremskridt i forståelsen af turbulens i periodiske, kemiske reaktioner. Det er lykkedes at få overblik over de instabiliteter, der forårsager den turbulente dynamik og de bundne hvirvel- (eller spiralbølge-) tilstande, der kan dannes undervejs. Endelig kan man nævne en ny gruppe af dynamiske modeller for fraktal vækst og frontdynamik i fysiske og biologiske systemer.

Udviklingen inden for "kvantekaos" har i de senere år været præget af, at man nu, både eksperimentelt og teoretisk, kan studere højt eksciterede og meget righoldige spektra, for eksempel af brintatomet i et ydre magnetfelt. Her er gruppen kendt for at have udviklet en meget effektiv og udbredt teknik, hvorved systemets egenskaber kan beskrives ved hjælp af et lille antal periodiske baner fra det tilsvarende klassiske (Newtonske) system.

På det eksperimentelle område arbejdes inden for rørstrømning, frie overflader (hydrauliske spring), laminare hvirvler, Faraday bølger, sandriller, sonoluminesens, granulær strømning, akustiske resonnanser (med forbindelse til kvantekaos).

I 1998 blev gruppen medlem af en forskerskole i "Ikke-lineære Systemer'' sammen med grupper på Danmarks Tekniske Universitet, Kemisk Institut (KU), Afdelingen for Optik og Fluid Dynamik (Risø) og med kontakter og samarbejdspartnere i industrien, heriblandt Novo Nordisk. Skolen er finansieret af Forskeruddannelseskontoret og gennem denne forskerskole har vi en unik mulighed for at koordinere undervisningen for ph.d.-studerende (og til dels også speciale-studerende). Kurserne understøttes af gæsteforelæsere betalt af skolen, og udenlandske ph.d.-studenter bliver ligeledes støttet af skolen. Skolen afholder en række workshops og symposier og er i gang med at udforme samarbejdsaftaler med andre tilsvarende skoler ude i verden. I 2001 blev skolen udnævnt til Curie-træningscenter under EU.

Gruppen har gennem de senere år satset mere og mere aktivt på eksperimentelle studier af biologiske systemers fysik. Aktiviteten bliver suppleret af en teoretisk indsats inden for beskrivelser af termodynamiske processer for proteinfoldning. Ligeledes studeres motor-proteiner og genetiske netværk teoretisk. Gruppen har tæt samarbejde med molekylærbiologer, medicinere og kemikere under KU og afholder ugentlige tværvidenskabelige gruppemøder.

I slutningen af 1998 blev to unge forskere, Kirstine Berg-Sørensen og Lene Oddershede, tildelt en bevilling fra FREJA programmet. Målet er at udvikle en såkaldt optisk pincet til at studere, kontrollere og manipulere de mindste biologiske molekyler. Denne form for pincet udgør et særdeles avanceret værktøj til en videre forståelse af fysiske processer i biologien. I 1999 blev den eksperimentelle aktivitet inden for biofysik yderligere styrket gennem en samarbejdsaftale med Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole (KVL). Christian Rischel er gennem denne aftale ansat dels ved NBI og dels ved KVL og vil ved NBI opbygge et fluoroscens-eksperiment til undersøgelser af enkelte biologiske molekyler.

Gruppen inden for biologisk fysik var med-initiativtager til dannelsen af en forskerskole i "Biological Physics'' i samarbejde med Risø Laboratoriet, MEMPHYS på Danmarks Tekniske Universitet, Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole og August Krogh Institutet på KU. Denne skole er sponsoreret af Forskeruddannelseskontoret og danner en "paraply'' over alle ph.d.-studerende inden for områder i biologisk fysik i hele Ørestads-området. Således er der tæt samarbejde med fysikafdelingen på Lunds universitet.

Et andet meget aktivt område inden for komplekse systemers fysik er studiet af selv-organiserende kritiske fænomener (også kaldet "SOC''). Dette felt blev etableret af Per Bak for cirka 15 år siden og har siden da gennemgået en rivende udvikling verden over. Hovedideen bag selv-organiserende kritiske fænomener er, at ikke-lineære dynamiske systemer med både tidslige og rumlige frihedsgrader udvikler sig hen imod et kritisk punkt, alene bestemt ved de underliggende dynamiske processer. Når systemet nærmer sig det kritiske punkt, vil rumlige og tidslige korrelationer bygges op, og på det kritiske punkt vil der være potens-lovs korrelationer i både tid og rum. Denne opførsel er nu eksperimentelt observeret i en mængde systemer, for eksempel sandbunker, superledningsdynamik, væskedynamik, etc. I de seneste år har gruppen udvidet sin aktivitet til at omhandle biologiske systemer, såsom immunsystemet og finansielle systemer, herunder aktiehandel og -priser. Ud fra computersimuleringer af de dynamiske ligninger observeres igen en kritisk opførsel, hvilket kan have afgørende betydning for såvel det medicinske som det finansielle område.

Gruppen deltager i to "Mobility''-netværk inden for EU: "Fractals and Self-organization'' (koordineret af P. Bak) og "Intermittency in Turbulence'' (koordineret af M.H. Jensen). I hvert netværk deltager cirka ti andre tilsvarende grupper i Europa.

De mange gæster, som besøger gruppen, har sammen med den store og aktive studentergruppe bidraget til at skabe et stimulerende og dynamisk miljø. En stor del af forskningen i disse nye retninger har været muliggjort gennem generøs støtte fra private fonde og industri (P. Alstrøm, P. Bak, K. Berg-Sørensen, T. Bohr, P. Cvitanovic, C. Ellegaard, J. Hertz (NORDITA), M. Høgh Jensen, B. Lautrup, M. Levinsen, L. Oddershede, C. Rischel, K. Sneppen (NORDITA). Specialestuderende: U. Beierholm, H. Bundgård, B. Hansen, K. Hansen, A. Jakobsen, M. Lommer, R. Mikkelsen, U. Petersen, M. Skogstad, K. Scheibye-Knudsen, J. Udesen, L. Søndergaard, J. Donsmark, J. Ipsen, H.C. Mulvad, R. Kristensen, S. Lehman, J. de Leon, C.D. Nielsen, H. Piil, C. Strømfeldt, V. Hvass, J.Q. Thomassen, J. Ryge, N. Weppenaar, M.S. Nielsen, M. Tibian. Ph.d.-studerende: J. Sparre Andersen, J. Borg, J. Kisbye Dreyer, B. Freiesleben de Blasio, S. Hørlück, S. Juul Jensen, K. Klemm, J. Mathiesen, S. Tolic-Nørrelykke, G. Simon. Ph.d.-grader: J. Lundbek Hansen, F. Okkels, J. Randløv, K. Schaadt).

Regnemaskineudstyret på Blegdamsvej har kørt stabilt også i 2001. Der er foretaget de traditionelle udvidelser og erstatninger i form af flere UNIX (Linux) arbejdsstationer, forbedret netværksudstyr og pc'er til administrative formål. Centrale UNIX servere er en AlphaServer 2000 5/250 og en Alpha XP1000. Disse betjener 21 Digital UNIX og mere end 100 Linux arbejdsstationer. Herudover er der en pc bar med 30 Linux maskiner for de studerende, som drives sammen med Ørsted Laboratoriet. Endelig har højenergi-afdelingen en regne-klynge bestående af 40 Linux maskiner.

Netværket består af et antal ethernet-segmenter koblet sammen til en stjerne-topologi i en bro, samt en FDDI-ring. Alle segmenter kan nu levere 100 Mbit/s ethernet, og et enkelt kører med 1 Gigabit hastighed.

Det administrative personales pc'er kører nu op mod en central server i stedet for enkeltstående som tidligere (B.S. Nilsson).

I løbet af kalenderåret 2001 har 32 udenlandske gæsteforskere (heri inkluderet 7 udenlandske studerende) opholdt sig ved Niels Bohr Institutet i længere perioder (over 3 måneder).

Disse er fordelt på følgende lande: Østrig 1, England 1, Frankrig 2, Grækenland 1, Holland 1, Italien 3, Japan 4, Kina 1, Kroatien 1, Litauen 1, Polen 2, Rumænien 2, Rusland 1, Spanien 2, Sverige 1, Tyskland 3, Ungarn 1, USA 4.

Derudover har instituttet i 2001 haft 113 udenlandske gæster på kortere besøg (i max. 3 måneder) og et antal gæster, som har deltaget i:

School on Relativistic Heavy Ion Physics and Hard Probe Collaboration Meeting 14 - 20/05, med 25 deltagere.

HERA-B Collaboration Meeting 18 - 23/06, med 90 deltagere

European Graduate College Copenhagen-Giessen, Lecture Week on Complex Systems of Hadrons and Nuclei 24 - 28/09, med 32 deltagere.

Workshop on Shapes, Rotation and Temperature in Atomic Nuclei 6 - 8/12, med 35 deltagere.

Deltagerantallene er alle eksklusive lokale medarbejdere og gæster ved NBI (U. Holm).

 

Niels Bohr Arkivet blev oprettet den 7. oktober 1985. Det er en tilskudsberettiget selvejende institution under Ministeriet for Videnskab, Teknologi og Udvikling i tilknytning til Niels Bohr Institutet og Københavns Universitet.

Arkivets mange historiske samlinger omfatter bl.a. Niels Bohrs videnskabelige, private og administrative korrespondance, Bohrs manuskripter, arkivalier fra nogle af Bohrs nærmeste medarbejdere, samt video-, film- og lydbåndoptagelser med og om Bohr. Efterhånden som samlingerne bliver ordnet og registreret (med støtte fra danske og udenlandske fonde), bliver de relevante oplysninger lagt ud på Arkivets hjemmeside, http://www.nba.nbi.dk, hvor man også kan se Arkivets store fotosamling. Bøgerne i Arkivets unikke videnskabshistoriske bogsamling er ikke til hjemlån, men kan læses i Arkivets bibliotek.

Arkivet modtager gæsteforskere fra ind- og udland, arrangerer åbne seminarer i videnskabshistorie, og fungerer desuden som formidler af naturvidenskab og videnskabshistorie for gymnasieklasser.

I 2001 har Arkivet medvirket til mange videnskabshistoriske publikationer, ordnet og katalogiseret flere fremtrædende fysikeres arkivsamlinger for historisk forskning, samt arrangeret et omfattende internationalt symposium, "Copenhagen and Beyond: Drama meets history of science" (Forstander: F. Aaserud).

Nanofysikgruppen beskæftiger sig med III-V halvleder-baserede mesoskopiske strukturer, mesoskopiske superledere og magneter samt kulstofnanorør. III-V Nanolab er centreret omkring molekylstråleepitaksi-anlægget. Dette anlæg (MBE) tillader at opbygge énkrystallinske lag af skiftevis GaAs og GaAlAs til fremstilling af kunstige krystaller og lavdimensionale strukturer. Scanning-elektronmikroskopet yder elektronstrålelitografi ned til 50 nm liniebredde. Desuden foretages målinger ved lave temperaturer (20 mK) og høje magnetfelter (13 T) samt med et atomic-force mikroskop (AFM) (P.E. Lindelof, J. Borggreen, C.B. Sørensen, L. Theil Kuhn, N. Payami, C. Mortensen, J. Nygård ).

Nanofysikgruppen er deltager i Københavns Universitets Nano Science Center. På forskningssiden har kræfterne i 2001 være rettet mod tre områder:

1) Transporten af elektroner og deres spin (magnetisk moment) studeres i granulære strukturer sammensat af magnetiske (kobolt) og umagnetiske (guld) nanopartikler. Som følge af de forskellige transportegenskaber af nanopartiklerne opnås spinafhængige transporteffekter ved lave temperaturer og med et ydre magnetfelt påtrykt. For at kunne studere elektron- og spintransport i de enkelte nanopartikler fremstilles elektroder ved elektrokemisk ætsning med kaliumguldcyanid af præfabrikerede guld mikroelektroder. Det vil være muligt at fabrikere kontakter til nanopartikler på mindre end 5 nm.

Forestiller man sig et oprullet grafitlag, får man et såkaldt kulstofnanorør med diameter på 1-3 nm og længde på op til flere mikrometer. Ved bias-spektroskopi udmåles de enkelte elektroniske egentilstande i dette meget lange molekyle. Der kan fremstilles nanorør på forudbestemte lokaliteter på en Si-chip, baseret på en katalytisk udfældning af kulstof fra metan. Et nanorørs lokale elektriske egenskaber kan bestemmes vha. en elektrisk ledende AFM-spids. Anvender man et ferromagnetisk materiale (f.eks. jern) som kontakt til et kulstofnanorør kan elektronerne polariseres vha. et ydre magnetfelt inden de strømmer gennem røret. Ved at vende feltet og udnytte hystereseeffekten kan vi vise at elektronerne bevarer deres spin-information hele vejen gennem røret (L. Theil Kuhn, J. Nygård, J. Borggreen, P.E. Lindelof, K. Haldrup, M. Andreasen og A. Jensen i samarbejde med F. Vanhoutte, G. Verschoren og P. Lievens, Leuven Universitet, C. Greisen, U. Quaade, J. Ulstrup og S. Mørup, MIC og DTU, C. Thelander, Lund, D. Cobden, Warwick, B. Alphenaar, Louisville).

2) MBE dyrkede og elektronstrålelitografisk viderebehandlede GaAlAs lavdimensionale elektronsystemer. Et europæisk samarbejdsprojekt om generering af enkelt-fotoner på basis af en enkelt-elektron generator har fra starten af maj været en væsentlig forskningsaktivitet. Samarbejdet med Pisa, Cambridge og Toshiba koordineres ved Niels Bohr Institutet. Der har været arbejdet med at viderebearbejde MBE-dyrkede højmobilitets transistorlag til kvantepunktkontakter og med processerede antenner for overflade akustiske bølger. MBE dyrkede strukturer har også været udgangspunkt for fremstilling af backgatede elektronlag og der er gjort forsøg på at fremstille laterale PIN dioder. Optikdelen af projektet foregår i Pisa og ved Toshiba (K. Gloos, J. Sadowski, P. Utko, S. Stobbe, P.E. Lindelof, H.D. Jensen (DFM), G. Kofod (DFM).

3) MBE dyrkede GaMnAs lag er ferromagnetiske og kan dyrkes oven på GaAs. Der er startet en række projekter med henblik på at udnytte GaAlAs MBE anlægget i København (GaAlAs) sammen med MBE anlægget i Lund (GaMnAs). Der er målt på de ferromagnetiske egenskaber i GaMnAs, specielt Hall effekt og magnetoresistans. Der arbejdes på at fremstille spininjektionssystemer, hvor spinpolariserede huller eller elektroner kan tvinges over i en ledende GaAs heterostruktur. Der er også ved at blive opbygget optisk kryogent udstyr til måling af cirkulært polariseret lys, for på denne måde at registrere rekombination af spinpolariserede huller (elektroner) med upolariserede elektroner (huller) (J. Sadowski, S.E. Andresen, B.S. Sørensen, F.B. Rasmussen, P.E. Lindelof).

De seneste år er der kommet fokus på muligheden for at manipulere med elektronernes spinfrihedsgrader i halvleder materialer. Ved at kombinere magnetiske materiale med normale ledere er det muligt at injektere spinstrømme i ikke-magnetiske materialer. Hermed opnås en situation, hvor der ikke er tilstandsligevægt mellem de to spin retninger. Dette åbner mulighed for at studere kvantemekaniske effekter forbundet med spin og samspillet mellem ladnings og spintransport. Vi har i vores arbejde studeret, hvorledes spinstrømme bliver påvirket af elektronernes indbyrdes Coulomb vekselvirkning. Denne vekselvirkning er normalt ikke af betydning for sædvanlige strømme, idet impulsbevarelsen bevirker, at nettoresultatet af elektron-elektron spredning er nul. For spinstrømme kan der derimod være en betydelig indflydelse fra elektron-elektron vekselvirkningen, som vil forsøge at relaksere spinstrømmen. Eksempelvis forudsiger vi en forøgelse af modstanden, som vil kunne observeres i lav dimensionale systemer, f.eks. ved spininjektion i kvantebrønde (K. Flensberg og T.S. Jensen i samarbejde med N.A. Mortensen, MIC).

En monografi (400 sider) om Bose-Einstein-kondensation i fortyndede gasser er udgivet ved Cambridge University Press. Bogen er den første samlede fremstilling af emnet efter opdagelsen i 1995 af Bose-Einstein kondensation i fortyndede gasser af alkalimetal-atomer. Der har i det forløbne år været arbejdet med flere nye projekter, der vedrører vekselvirkningen mellem Bose-Einstein kondenserede atomer: 1) tunneleffekt mellem kondensater i atomare fælder, 2) båndstruktur for atomer i et optisk potential, og 3) energetisk og dynamisk stabilitet af løsninger til Gross-Pitaevskii ligningen i et optisk potential (H. Smith i samarbejde med C.J. Pethick, D. Diakonov, L.M. Jensen og M. Machholm).

Gennem de seneste år er forskningen inden for magnetiske strukturer i d-bølge superledere blevet intensiveret. Eksperimenter har vist at høj-temperatur superledere indeholder både magnetiske stribe- og hvirvelstrukturer, hvilket har afgørende betydning for disse materialers fysiske egenskaber, idet den magnetiske orden genererer et nyt excitationsgab for de lav-energetiske kvasipartikler. Vi starter fra en model, der indeholder både antiferromagnetisk og superledende orden, og tillader begge tilstande at variere rumligt. Vores tidligere beregninger viser at en lignende, men simplere, model kvalitativt forklarer bl.a. scanning tunneling microscopy (STM) eksperimenter. Med den nye model forventer vi at kunne udføre mere realistiske beregninger, som forklarer en række andre eksperimentelle resultater: STM og Nuclear Magnetic Resonance (NMR) i nærheden af både urenheder, striber og hvirvelkerner, neutronsprednings eksperimenter samt visse transportmålinger udført på under-doterede høj-temperatur superledere (B. Andersen, H. Bruus og P. Hedegård).

Thulium borkarbid kan opretholde en antiferromagnetisk orden samtidigt med at metallet er i den superledende fase. Neutrondiffraktion har vist, at et ydre magnetfelt bevirker en springvis ændring af den antiferromagnetiske struktur. Højfeltsstrukturen udviser en helt exceptionel stabilitet, som forsøges forklaret ved en transversal optisk forskydning af thulium ionerne. Eksperimenter til at verificere dette er under forberedelse. Momenterne i erbium borkarbid ordner antiferromagnetisk ved ca. 6 K i den superledende fase, og ved ca. 2.3 K er der en faseovergang til en anden antiferromagnetisk fase med et overlejret lille ferromagnetisk moment. Ved at udnytte detaljerede modelberegninger er denne faseændring blevet forklaret som værende en overgang mellem to kommensurable strukturer, begge med en periode på 40 atomare lag (J. Jensen og P. Hedegård i samarbejde med N. Hessel Andersen og K. Nørgaard Toft, Risø).

Betragtet som et generelt termodynamisk system har vi optimeret varmetilførslen til en destillationskolonne, som gennem varmevekslere har hver bund koblet til en varme/kuldekilde. Denne konstruktion forøger den termiske effektivitet af separationen markant, og vi har udledt grænser for forbedringen. En større kolonne er under konstruktion i Mexico City til efterprøvning af disse resultater. Vi har undersøgt et sæt fortløbende kemiske reaktioner ved hjælp af endelig-tids termodynamik og optimal kontrolteori og har som generelle udsagn fundet den optimale temperatursekvens, som leder til det maksimale udbytte af et mellemprodukt. Det følsomme i optimeringen ligger i at undgå, at mellemproduktet reagerer videre til et uønsket slutprodukt (B. Andresen i samarbejde med P. Salamon, K.H. Hoffmann, R.S. Berry og T.A. Bak).

I 2001 flyttede de fleste personer i Mars-gruppen fra Ørsted Laboratoriet til det nye Center for Planetforskning i Rockefeller Komplekset. Mössbauer laboratoriet blev flyttet fra 1. sal til kælderen i H.C. Ørsted Instituttets bygningskompleks, hvor det under hele 2001 har været under genopbygning.

P. Bertelsen har i 2001 udviklet afgørende forbedringer af magnetinstrumenterne til Mars Exploration Rovers, som vil blive opsendt i maj 2003. Udviklingen af magneterne finder sted i samarbejde med Mars-gruppen på Århus Universitet, hvis Mars-Simulerings-Kammer har gjort det muligt at foretage realistiske eksperimenter med Mars-lignende tryk (6-10 mbar) og temperaturer (200 - 300 K). Dette kammer bliver brugt til at teste og kalibrere magneter til kommende Mars-missioner. I løbet af året 2001 blev det klart, at Mars Exploration Rovers vil medbringe ikke kun en indfangnings- og en filtermagnet til undersøgelser af indfanget luftbåret støv ved hjælp af den medbragte grundstofanalysator og det medbragte Mössbauer spektrometer, men tillige en "støvsuger"-magnet designet til bestemmelse af hyppigheden af ikke magnetiske partikler. Endelig er det blevet muligt at indbygge nogle små magneter i et medbragt slibeværktøj (Rock Abrasion Tool, eller "RAT"). Disse magneter skal leveres af Mars-gruppen først på året, 2002. En opstilling til måling af sprednings-geometri Mössbauer spektre ved variabel temperatur er blevet opbygget. Denne opstilling vil blive anvendt til kalibrerings- og reference-studier af udvalgte prøver, som skønnes at være specielt relevante i forbindelse med de kommende Mars-missioner.

C. Frandsen har i samarbejde med S. Stipp fra Geologisk Institut undersøgt nogle udvalgte prøver fra en norsk meget kraftig magnetisk anomali. Denne anomali skyldes tilstedeværelse af de magnetiske mineraler haemoilmenit og titanohematit. Et bachelorprojekt har drejet sig om undersøgelser af prøver fra en amerikansk magnetisk anomali. Disse undersøgelser sammenlignes med Mars Global Surveyor's fund af yderst kraftige magnetiske anomalier på den sydlige halvkugle af Mars. Undersøgelserne af disse prøver foregår i samarbejde med S. McEnroe, NGU. Et fluorescens-eksperiment, som er blevet udviklet af W. Goetz og K. Kinch til Mars Surveyor 2001 landeren, blev videreudviklet til mulig anvendelse på Mars Exploration Rovers. Eksperimentet er designet til at give information om UV-strålingen på Mars’ overflade. Selvom eksperimentet fik meget positiv kritik fra NASA lykkedes det ikke at få det med på Mars Exploration Rovers i 2003.

(P. Bertelsen, W. Goetz, J.M. Knudsen, M.B. Madsen, M. Olsen i samarbejde med Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona, Department of Astronomy, Cornell University, Department of Geosciences, Princeton University, samt ISA og Afdelingen for Geologi, begge Århus Universitet og Kemisk Institut, den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole).

Ved hjælp af laserlys og nye teknikker inden for kvanteoptikken er det muligt at fange, fastholde og nedkøle et stort antal atomer i et meget lille volumen, en såkaldt MOT (Magneto Optical Trap). I en MOT nedkøles atomerne til meget lave temperaturer, af størrelsesordenen mikrokelvin - millikelvin. Studier af kolde Mg-atomer er i gang og har ført til nye resultater. Der er også udviklet en ny teknik til absolutte målinger af fotoionisering-tværsnittet af neutrale magnesium atomer. Desuden arbejdes på nye metoder til nedkøling af magnesium atomer til det kvante-degenererede temperaturområde, hvor atomerne Bose-Einstein kondensere. Parallelt hermed arbejdes der med barium og natrium atomer. Barium atomer har endnu ikke været indfanget pga. en meget kompliceret energiniveaustruktur, men de har metastabile tilstande, der ser meget lovende ud for realiseringen af en Ba-MOT. En eksperimentel opstilling, der sigter på studier af ultrakolde natrium atomer og deres vekselvirkning med magnetfelter, er under opbygning. Gruppen deltager i et EU-netværk, CAVAC, centreret om skabelsen af ultrapræcise atomure (J.W. Thomsen, C.V. Nielsen, D.N. Madsen, N. Andersen, Y. Ping, A. Brusch, F.Y. Loo, J. Khan, M.M. Petersen, M. Machholm, P. van der Straten, Utrecht, P.S. Julienne, NIST, K.-A. Suominen, Helsinki, J. Hald, J. Henningsen, Dansk Institut for Fundamental Metrologi, E Arimondo, M. Allegrini, Pisa.).

Det teoretiske grundlag for P-til-P overgange mellem atomare tilsatnde er blevet udarbejdet og anvendt på to eksperim entelle situationer. Resultaterne diskuteres i relation til såkaldte propensity-regler for alignment og orientering i atomare kollisioner. Projektet, der involverer en række grupper internationalt, er nær afslutning og resultaterne er nu under publicering (N. Andersen, S. Grego, S.E. Nielsen, Kemisk Institut, D. Dowek, Orsay, E. Sidky, KSU).

Et ny eksperimentel opstilling, der kombinerer en MOT til kolde Na atomer med et såkaldt COLTRIMS (COLd Target Recoil Ion Mass Spectrometry) spektrometer er opbygget og målinger på nærresonant ladningsoverførsel i kollisioner mellem Li ioner og Na atomer er udført ved ekstremt små spredningsvinkler, der for første gang demonstrerer Fraunhofer diffraktion. Den relevante de Broglie bølgelængd er omkring xx fermi, ren effektive reaktionsdiameter af det spredende atom er omkring 10 Å, og de tilsvarende spredningsvinkler nogle få tusindedele af en grad (M. van der Poel, N. Andersen, C.V. Nielsen, M. Rybaltover, S.E. Nielsen, Kemisk Institut, M. Machholm, Nordita, og M.-A. Gearba, KSU).

Den generelle teori for beskrivelsen af polarisationsfænomener i atomare kollisioner udvikles og anvendes på en række specifikke problemstillinger af aktuel eksperimentel relevans for en række forskergrupper (N. Andersen og K. Bartschat, Drake University).

Hyperpolarisering af 3-He og 129-Xe er blevet studeret ved optisk pumpning af Rb og Na atomer. En eksperimentel opstilling til produktion af hyperpolariseret Xe er opbygget og efterfølgende flyttet til Panum Institutets NMR-afdeling. Studier af hyperpolarisering af He via kollisioner med optisk pumpede Na atomer er udført med støtte af Carlsbergfondet og et KU ph.d. stipendium. De fortsatte studier af anvendelsen af He til medicinske formål vil fremover foregå på Videncentret for MRI ved Hvidovre Hospital (P. Borel, L.Vejby Søgaard, Winnie Svendsen, V. Jürgensen, N. Andersen, K. Schaumburg, Kemsisk Institut, B. Quistorff, Panum Institutet, O. Paulsson og L. Grüner Hansson, Hvidovre Hospital).

Nærfeltsoptik vedrører optik på nanometer skala. Interessen for emnet blev intensiveret i begyndelsen af 1980’erne med indsatsen inden for nærfeltsmikroskopi. Siden har emnet vist sig relevant for fagområder som nanoscience og biofysik. Vi har startet et forskningsprogram med sigte mod emnets grundforskningsaspekter, som vekselvirkning mellem lys og atomer i nærfeltet. Indledningsvis er opbygget et værktøj til evaluering af feltet omkring en optisk probe benyttet f.eks. i et nærfeltsmikroskop. Målet er at anvende modellen til at betragte vekselvirkningen mellem forskellige objekter og fiberproben (K. Rottwitt i samarbejde med T.B. Hansen, Boston, USA).

Den globale intensiverede udnyttelse af rent optiske netværk til transmission over såvel store afstande (kabler gennem stillehavet på flere tusinde km) som kortere afstande (kabler mellem nabobyer på få hundrede km) har fostret en interesse i at forstå og at udnytte ikke-lineære effekter i optiske fibre. Eksempler på emner er optiske solitoner og Raman spredning. Vi har startet projekter med det formål at undersøge sammenhængen mellem materiale- og bølgeleder-egenskaber samt effektiviteten af forskellige ikke-lineære effekter i optiske fibre (K. Rottwitt og H. Smith).

Smeltning af blyinklusioner i aluminium er blevet undersøgt ved elektronmikroskopi, og de smeltede inklusioners form er blevet fulgt som funktion af temperaturen. Det er herved blev dokumenteret, at ligevægtsformen for de smeltede inklusioner er kugleformet, og at der en kinetisk begrænsning i at nå den form. Når inklusionerne er smeltede, kan de ved højere temperaturer udføre Brownske bevægelser. Disse er blevet fulgt direkte med videooptagelser og bliver analyseret vha. fraktalteori. Inklusioner af enten bly eller cadmium i silicium og af legeringsinklusioner af de samme grundstoffer fremstilles ved ionimplantering. Legeringsinklusionernes mikrostruktur består af en blyrig fase, en cadmiumrig fase og en facetteret void, der kan betragtes som en tredje krystallografisk fase. Inklusionernes smelte- og størkningsegenskaber undersøges ved en kombination af in-situ Rutherford tilbagespredning og channeling eksperimenter. Nanometer-store blykrystaller i kobber er blevet fremstillet ved ionimplantering og undersøgt ved elektronmikroskopi og Rutherford tilbagespredning. Partiklerne smelter ved temperaturer, der kan være op til 150 grader over deres normale smeltepunkt, og de størkner ved temperaturer fra 20 til 50 grader over smeltepunktet.

I samarbejde med elektronmikroskopiafdelingen ved Haldor Topsøe A/S er deres 300 kV FEG mikroskop blevet brugt til in-situ højopløsnings elektronmikroskopi af katalysatorpartikler på oxidsubstrater under indvirkning af forskellige gasarter ved høj temperatur. Resultaterne viser, at nanoskala kobberpartikler på et zinkoxidsubstrat skifter form, når de påvirkes af forskellige oxiderende og reducerende gasser. Formændringerne kan relateres til ændringer i krystalfladernes energier. Lignende undersøgelser af barium-promoverede ruthenium katalysatorpartikler på bornitrid viser, at katalysatoregenskaberne skyldes forekomst af barium på overfladen af partiklerne. I et samarbejde med Risø er der blevet lavet elektronmikroskopiske undersøgelser af optisk transparente og elektrisk ledende tyndfilm af indium-tin-oxid (ITO) og aluminium-zink-oxid (AZO) deponeret på glas- og siliciumsubstrater ved laserforstøvning (E. Johnson, A. Johansen, L. Sarholt, H.H. Andersen, A.B.S. Jensen, E. Dupont og J.B. Wagner i samarbejde med M.T. Levinsen, NBI, U. Dahmen, H. Gabrisch, T. Radecic, Berkeley, L. Kjeldgaard, Uppsala, V. Touboltsev, Jyväskylä, S. Prokofjev, Chernogolovka, P.L. Hansen og T.W. Hansen, Haldor Topsøe, J. Schou, Risø og E. Holmelund, Odense Universitet).

Omfattende målinger af sputteringudbytte af guld og sølv under beskydning med keV og MeV guldklynger er blevet fortsat med platin- og bly som targetmaterialer. Formålet er at undersøge de voldsomme ulineære effekters afhængighed af overfladebindingsenergien for materialer med næsten ens atomnumre. På CERN er der med et dobbelt elektrostatisk spektrometer udført stoppeevnemålinger for antiprotoner med energier ned til 8 keV. Antiprotonernes energitab er ca. halvdelen af protonernes ved identisk hastighed. Stoppeevnen er med god tilnærmelse hastighedsproportional (H.H. Andersen i samarbejde A. Brunelle, S. Della Negra, Y. Le Beyec, IPN Orsay, og M. Fallavier, J.C. Poizat, IPN Lyon, samt pbar-gruppen, Aarhus Universitet).

Gruppen har i 2001 arbejdet videre med studiet af polykrystallinske materialer med kornstørrelser i nanoområdet, dvs. mindre end 100 Å. Ved sammenligning med materiale med mikrometer-store korn finder vi at faseomdannelsestrykket bliver større eller mindre afhængigt af volumenændring og andre parametre. Specielt for TiO² er både tryk og temperatur af helt afgørende betydning. Da faseomdannelses-trykket og temperaturen samt kompressibiliteten kan ændres er der stor interesse for denne type forsøg med nye materialer. Den nyeste højtemperatur-superleder MgB² (39 K), der krystalliserer i en hexagonal struktur med grafitlignende bor lag, er blevet undersøgt ved tryk op til 50 GPa. En interessant stigning i kompressibiliteten, uden at materialets symmetri ændres, er fundet ved 15 GPa. Kvasikrystallinsk CdCa har vist sig stabilt op til 47 GPa ved stuetemperatur uden faseomdannelser. Spinel-strukturer som CdCr²-x^GaxS4, der kombinerer ferromagnetiske og halvleder egenskaber, er blevet undersøgt ved høje tryk og lave temperaturer for at bestemme krystalgitter deformation og bulk modulus (J. Staun Olsen og S. Steenstrup).