Nils O. Andersen (direktør), Per Hedegård (vicedirektør), Jens Hjorth, Mogens Høgh Jensen, Klaus Mosegaard, Rektor Carl P. Knudsen, Helsingør Gymnasium, Underdirektør Christian Larsen, OFS Fitel A/S, Hanne N. Christensen, Jan Brinchmann Christensen, Kristoffer Hauskov Andersen, Rasmus Mackeprang.

Indtil 30.4.2002: Henning Jørgensen (bestyrer), Per Kjærgaard Rasmussen (vicebestyrer), Jens Knude, Åke Nordlund, Karl Augustesen, Nils Michaelsen, Lise Christensen (udtrådt pr. 28.2.2002), Rasmus Voss (indtrådt pr. 1.3.2002), Brian Lindgren Jensen

Efter 1.5.2002: Jens Viggo Clausen (bestyrer), Per Kjærgaard Rasmussen (vicebestyrer), Jens Hjorth, Lisbeth Fogh Olsen, Karl Augustesen, Nils Michaelsen, Rasmus Voss, Anders Johansen.

Aksel Walløe Hansen (bestyrer), Klaus Mosegaard (vicebestyrer), Steffen Bo Hansen, Laust Olsen (udtrådt pr. 31.1.2002), Line Plugman Jensen (indtrådt pr. 1.2.2002).

Jens Lyng Petersen (bestyrer, udtrådt pr. 30.4.2002), Andrew D. Jackson (bestyrer, indtrådt pr. 1.5.2002), Gudrun Hagemann (vicebestyrer), Hans Bøggild, John Renner Hansen (udtrådt pr. 30.4.2002), Peter Hansen (indtrådt pr. 1.5.2002), Ulla Holm, Mogens Høgh Jensen, Mette Lund (indtrådt pr. 1.5.2002), Børge Svane Nielsen, Poul Olesen, Jette Sørensen (udtrådt pr. 30.4.2002), Frederik Bundgaard, Søren Enemark, Trine Facius (indtrådt pr. 1.5.2002), Jesper Ryge (udtrådt pr. 30.4.2002).

Finn Berg Rasmussen (bestyrer), Per Hedegård (vicebestyrer ), Nader Payami (udtrådt pr. 30.4.2002), Alfred Jensen (indtrådt pr. 1.5.2002), Jan-Erik Revsbech.

Åke Nordlund (formand), Peter Ditlevsen, Karsten Flensberg (orlov fra 1.8.2002), Peter Hansen, Mogens Høgh Jensen, Poul Erik Lindelof (indtrådt pr. 1.8.2002).

Poul Henrik Damgaard (formand), Leif Hansen, Benny Lautrup, Jørgen Peder Steffensen, Stig Steenstrup, Kristoffer Haldrup, Karsten Scheibye-Knudsen, Christian P. Ryder, Line Jensen.

Dorthe Dahl-Jensen (formand), Katrine Krogh Andersen, Jens Viggo Clausen, Mogens Dam, Else Lytken, Finn Berg Rasmussen, Kim Sneppen.

Jan Westenkær Thomsen (formand), Peter Ditlevsen, Steen Hannestad, Kim Sneppen.

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

Flemming Besenbacher (DTU), Per Hedegård, Mogens Rysholdt Poulsen (COM, DTU), Jesper Hanberg (Intel), Ove Poulsen (NKT Research).

Nils O. Andersen (formand), Jens Viggo Clausen (indtrådt pr. 1.5.2002), Aksel Walløe Hansen, Andrew Jackson (indtrådt pr. 1.5. 2002), Henning Jørgensen (udtrådt pr. 30.4.2002), Jens Lyng Petersen (udtrådt pr. 30.4.2002), Finn Berg Rasmussen, Arne Lindahl (næstformand), Bjarne Andresen, Fin Hansen, Erik Grønbæk Jacobsen, Inger Jensen, Randi Møller.

Instituttet ledes efter en særstyreordning godkendt af Undervisningsministeriet.

1. februar 2002 tiltrådte en ny bestyrelse.

Den vigtigste enkeltaktivitet i det forløbne år har været at opretholde tempoet i instituttets generationsskifteprogram, med et minimum på to lektoransættelser pr. år, understøttet i nødvendigt omfang af den langsigtede finansieringsplan, som initieredes i 1998 og som må forventes videreført en årrække endnu. Indførelsen af en ny studiestruktur ved fakultetet pr. 1. september 2004 vil stille særlige krav til lærerkorpset i et år, hvor samtidig et stort antal medarbejdere fratræder. Den detaljerede timing af nyrekrutteringen bør derfor tilpasses denne situation.

Parallelt med arbejdet med generationsskifteprogrammet har et udvalg udarbejdet forslag til en professorplan, dækkende de næste tre opslag på seniorforskerniveau indenfor instituttets fagområder. De første opslag efter denne plan ventes i begyndelsen af 2003.

Muligheden for at tilknytte professor Eugene Polzik til instituttets faste stab udnyttedes til at skabe grundlag for samling af de teoretiske og eksperimentelle aktiviteter relateret til kvanteoptik i et nyt center på Blegdamsvej. Betydelige ressourcer er således sat ind på at indrette topmoderne laboratorier til optisk forskning i bygningen ud mod Fælledparken og vi ser med forventning frem til at se effekten af denne nyorientering af forskningsaktiviteten på stedet, og herunder synergieffekterne med nabodiscipliner. Parallelt med dette initiativ har instituttet udarbejdet et forslag til en ny uddannelse i Fotonik, foreløbig på bachelorniveau, men naturligvis på sigt opfulgt af kandidat-, master- og ph.d.-uddannelse på området, der kombinerer store grundvidenskabelige udfordringer med et betydeligt anvendelsespræget potentiale.

I efteråret gennemførte repræsentanter for bestyrelse, undervisningsudvalg og forskningsudvalg en besøgsrunde til forskergrupperne med det formål at orientere sig om den aktuelle "temperatur" på en række områder vedrørende forskning og uddannelse indenfor spektret af instituttets aktiviteter. Indtrykkene samledes i et notat, som vil danne grundlag for bestyrelsens og udvalgenes arbejde i den kommende tid.

Også i 2002 har instituttets medarbejdere hentet meget betydelige eksterne forskningsbevillinger hjem. Dette glæder også et stort antal yngre forskere som fondene har bevilget midler til 1-3 årige post.doc.-ansættelser.

Evalueringen af instituttets grundforskningscenter DCESS gav desværre ikke Danmarks Grundforskningsfond anledning for at forlænge centret for en ny 5-års periode. En alternativ, betydelig indlejringsbevilling blev imidlertid stillet instituttet i udsigt. Et ansøgning herom fik i princippet fondens godkendelse, men centerlederens beslutning om at trække sin støtte til forslaget tilbage medførte, at Grundforskningsfonden annullerede sit finansieringstilsagn.

En ansøgning til Forskeruddannelsesrådet i regi af instituttets ph.d.-udvalg om internationalisering af ph.d.-miljøet ved internationalt opslag af et antal stipendier på instituttets styrkeområder blev i princippet bevilget. De tilknyttede randbetingelser vanskeliggør imidlertid en udnyttelse helt efter hensigten, men der søges for tiden om yderligere midler til at bringe planen til udførelse.

Den nye uddannelse i Nanoteknologi, der engagerer flere af instituttets medarbejdere i et samarbejde med kemikere og biologer, kom godt fra start med et optag på omkring 50 studerende.

På opfordring fra en række medarbejdere har instituttet i fællesskab med fakultetet ansat en kommunikationsmedarbejder for en 2-årig forsøgsperiode. Medarbejderen har allerede iværksat en række nye aktiviteter, der bidrager til synliggørelse af instituttets alsidige virke udadtil og vi ser frem til den fortsatte udvikling af denne funktion.

Instituttets administrative infrastruktur er blevet væsentligt strømlinet i det forløbne år takket være energisk og entusiastisk medvirken af de involverede medarbejdere. Den fælles adb-server for administrationen er nu fuldt implementeret, hvad der letter adgangen til en række fælles rutiner. Således er en fælles kontoplan for afdelingerne udarbejdet til ibrugtagning fra 1. januar 2003. Faciliteten skaber også grundlag for en mere systematisk kompetenceudvikling af denne medarbejdergruppe. De stigende krav til den tekniske infrastruktur er den næste udfordring som tages op, koordineret af en arbejdsgruppe med repræsentanter fra de tre geografisk adskilte miljøer. I 2003 forventes fastlagt en langsigtet plan for denne aktivitet, der er af vital betydning for instituttets engagement såvel lokalt som indenfor en række store internationale kollaborationer.

I forbindelse med vagtafløsningen i bestyrelsen drøftede den afgående og kommende bestyrelse perspektiver for instituttets udvikling på kort og langt sigt. Denne diskussion udmøntedes i nedsættelsen af et Visionsudvalg, som skulle udarbejde et debatoplæg om medarbejdernes visioner for instituttets fremtidige virke. For ikke at lægge bånd på fantasien kom udvalget til at bestå af personer, som ikke var en del af "establishment", dvs. primært personer, som havde siddet i deres nuværende funktioner i kort tid. Debatoplægget tryktes og udsendtes til medarbejderne lige før sommerferien og efterfulgtes af en struktureret debat i de respektive medarbejdergrupper. Disses synspunkter, som berører alle aspekter af instituttets virke, stort som småt, lagdes på nettet. De fremlagte synspunkter drøftedes på et møde for alle medarbejdere, der konkluderede, at det videre arbejde skulle foregå ad to spor. Det ene spor skal lede til formulering af en "vision og mission" for instituttet på en relativ kort form, som også skal kunne bruges udadtil. Det andet spor skal samle og vurdere rækken af enkeltideer og udmunde i et internt notat med anbefalinger til bestyrelsen. Debatten fik ekstra aktualitet i lyset af den nye universitetslov, idet mange medarbejdere ser processen som et værktøj til at forberede instituttet til overgangen til en ny ledelsesform. To arbejdsgrupper befordrer processen videre.

Gennem medlemskab af European Southern Observatory (ESO), European Space Agency (ESA) og Nordic Optical Telescope Scientific Association (NOTSA) har danske astronomer adgang til en bred vifte af enestående observationsfaciliteter. Hertil kommer KUs 1.5m teleskop ved ESO i Chile, Carlsberg meridiankredsen (CAMC) på La Palma, samt Brorfelde Schmidt teleskopet. Udnyttelsen af 1.5m teleskopet ved ESO og Nordisk Optisk Teleskop (NOT) på La Palma finansieres af SNFs Instrumentcenter for Jordbaseret Astronomisk Forskning (IJAF). Organisation og udvikling varetages af staben på Astronomisk Observatorium, som gennem en meget lang årrække har spillet hovedrollen i drift og bygning af moderne jordbaserede observationsfaciliteter til gavn for dansk astronomi.

Som led i udvikling af 2. generations instrumenter til ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile blev AO i 2002 udvalgt til at deltage i designstudiet af en ny effektiv spektrograf X-Shooter, som vil gøre det muligt at dække et meget bredt bølgelængdeområde i een observation. Studiet, som foregår i et dansk-hollandsk-italiensk samarbejde, er godt i gang og påregnes at resultere i dansk deltagelse i den kommende byggefase, som forventes startet i 2003 og afsluttet i 2007.

Til NOT er der bl.a. leveret et nyt CCD mosaikkamera bestående af fire CCD detektorer, og der er indledt opgradering af NOTs standby kamera og kameraet til ALFOSC spektrografen, samt bygning af et endnu mere ydedygtigt mosaikkamera. I samarbejde med Astrophysicalishes Institut Potsdam (AIP) er der bygget et CCD kamera til et nyt teleskop på La Palma. Som led i en samarbejdsaftale med Tyrkiet er bygningen af et instrument til såvel direkte som spektroskopiske observationer nært afsluttet. Der er indledt udvikling af en ny type autoguider til brug ved flere teleskoper.

Udviklingen af detektorsystemer er fortsat en hovedaktivitet, og der er gjort gode fremskridt i fremstillingen af en ny generations styreelektronik hertil. Der er etableret et samarbejde med AIP herom og indgået aftale med Yunnan Astronomical Observatory, Kina, med henblik et kommende samarbejde indenfor bl.a. instrumentering og detektorsystemer.

1.5m teleskopet, NOT, CAMC og Schmidt teleskopet har i øvrigt været i planmæssig drift i hele året, med eftersyn og vedligeholdelse i normalt omfang.

Opbygningen af virtuelle observatorier er, målt på verdensplan, i kraftig udvikling, og de må klart forventes at få en betydelig rolle i fremtidig astrofysisk forskning. I 2002 er dele af et dansk virtuelt observatorium blevet udviklet (J. Andersen, K. Augustesen, J.V. Clausen, L. Helmer, J. Hjorth, A.H. Jensen, M.L. Jensen, J. Klougart, H.H. Larsen, N. Michaelsen, P. Nørregaard, K. Pileman, P.K. Rasmussen, A.N. Sørensen).

Det forekommer helt naturligt at indlede årets afsnit for dette felt med at nævne, at EUs Descartes pris 2002 blev tildelt to forskningsområder, hvoraf det ene er studiet af de såkaldte gammaglimt. To forskere ved AO er leder/medlem af et af de teams, der modtog prisen.

Gammaglimt vides nu at stamme fra kilder som befinder sig i galakser i store afstande, og studiet af gammaglimt er et kraftigt ekspanderende og højaktuelt forskningsområde. I 2002 er der foretaget observationelle studier af den såkaldte efterglød af en række gammaglimt med bl.a. ESOs VLT, rumteleskopet HST, NOT og Chandra røntgen observatoriet CXO. Teoretiske studier af eftergløden er omtalt under numerisk astrofysik.

Inden for den teoretiske kosmologi har hovedprojekterne været relateret til universets ionisationshistorie, numerisk generel relativitetsteori og sorte hullers astrofysik.

Resultater fra det seneste årtis studier af den kosmologiske baggrundsstråling (CMB) har ført til regulære gennembrud i forståelsen af Universets dannelse og udvikling. Danmark deltager i ESAs kommende Planck satellitprojekt, som bl.a. skal studere CMB i stor detalje. Der er udviklet nye metoder til bestemmelse af satellittens angulære følsomhed til brug ved fx bestemmelse af polarisationen af CMB. Der er endvidere udviklet en ny algoritme til ekstrahering af punktkilder i CMB observationerne. Arbejdet med CMB data fra ballonflyvningen TOPHAT på Antarktis, med henblik på bestemmelse af kosmologiske parametre, er fortsat. Der er endvidere foretaget studier af de bånd CMB og storskalastruktur for universet sætter på partikeldannelsen i det tidlige Univers.

Viden om dannelsen og udviklingen af galaksehobe er vigtige brikker i moderne kosmologi, men kræver omfattende og dybe observationer. Studier af optisk udvalgte, meget fjerne hobe med stor rødforskydning er fortsat, og en række forskellige strukturer i det meget tidlige Univers er blevet påvist fra filamenter til mere eller mindre relakserede hobe. Spektroskopiske studier af kandidater til moderat fjerne hobe, udført ved 1.5m teleskopet, har bekræftet eksistensen af 20 nye hobe med rødforskydning på ca. 0.2-0.4. Disse hobstudier er relateret til den danske deltagelse i ESOs Imaging Survey, og herudover er deltagelse i gennemmønstringsprojektet WINGS for nære hobe fortsat.

Der er endvidere udviklet metoder til detektion af udstrakte røntgenkilder, specielt med henblik på identifikation af galaksehobe i et af de surveys, der gennemføres med ESAs XMM satellitprojekt. I forbindelse hermed er der foretaget røntgenstudier af substrukturer i galaksehobe, og der er udført beregninger af røntgen-emissionen fra Mælkevejslignende galakser baseret på hydrodynamiske simulationer af galaksedannelse.

Meget massive objekter virker som gravitationelle linser, hvor der dannes flere forstærkede billeder af bagved liggende objekter. Måling af tidsforsinkelsen mellem lysets ankomst for de forskellige billeder af multipelt linsede kvasarer er anvendt til bestemmelse af Hubble konstanten og fordelingen af mørkt stof i galakser. Observationerne er foretaget ved HST, NOT og 1.5m teleskopet.

Studiet af Lyman-alfa udvalgte galakser med høj rødforskydning er fortsat med observationer fra ESOs VLT, herunder specielt kilder i det såkaldte Chandra Deep Field South. Sammen med eksisterende observationer fra røntgen- til radioområdet vil en karakteristik af de svage Lyman-alfa kilder over en stor del af det elektromagnetiske spektrum blive mulig.

Udforskningen af enkeltgalakser har omfattet studier af sfæroidiske galakser (typerne E og S0). De behandles ofte som een kategori selv om deres dannelseshistorie og aldre formodentlig er meget forskellige. Ved udnyttelse af forskellige mål for udvalgte spektrallinjers styrke synes det nu muligt at foretage præcise aldersbestemmelser.

Med bl.a. adgang til ESOs VLT og HST er mulighederne for detaljerede studier af stjerner i de nærmeste nabogalakser blevet stærk forbedrede. Analysen af fotometriske og spektroskopiske observationer for dobbeltstjerner i de Magellanske Skyer er fortsat. Et vigtigt resultat er en nøjagtig bestemmelse af afstanden til den Store Magellanske Sky. Der er endvidere foretaget yderligere observationer til undersøgelse af alder-metallicitets-relationer i denne galakse (J. Andersen, J.V. Clausen, J. Fynbo, D.F. Gregor, J. Hansen, L. Hansen, J. Hjorth, T. Haugbølle, P. Jakobsson, H.E. Jørgensen, P. Naselsky, B. Nordström, I. Novikov, L.F. Olsen, H. Pedersen, K. Pedersen, J. Rasmussen, P.K. Rasmussen, S. Toft).

Fra et omfattende projekt ved ESOs VLT foreligger der et enestående spektroskopisk materiale for et stort udvalg af meget metalfattige stjerner i Mælkevejens halo. Grundstofanalyser for disse stjerner er fortsat med henblik på forståelse af de første faser i opbygningen af specielt tunge grundstoffer i Universet. Der er opnået interessante resultater for især uran, som er anvendt til radioaktiv datering af stjerner, samt for bly, som er et henfaldsprodukt af uran.

Som led i studier af Mælkevejens kemiske og dynamiske udvikling er et omfattende materiale for ca. 16.000 solnære F og G dværgstjerner under diskussion, og det tilhørende katalog forventes publiceret i 2003.

En gennemmønstring af himlen fra -3 til +60 grader i deklination, og med en grænsestørrelsesklasse på ca. 17 gennemføres i disse år som det afsluttende observationsprojekt ved CAMC på La Palma, og meget omfattende kataloger publiceres løbende, således at de nøjagtige positioner hurtigt bliver tilgængelige for astrofysiske projekter verden over. Projektet gennemføres i samarbejde med en engelsk og en spansk gruppe. Et katalog - det 12. i rækken fra CAMC - med positioner for ca. 6.5 millioner stjerner er udgivet i 2002 og det næste, som vil omfatte ca. 36 millioner stjerner, er under bearbejdning.

Den astrometrisk-fotometriske gennemmønstring af polregionen ned til +60 graders deklination er fortsat ved Brorfelde Schmidt teleskopet, og ca. 80% af observationerne foreligger nu. Analyse af observationerne viser, at der i projektet nås en nøjagtighed på højde med de bedste jordbaserede astrometriske målinger.

Der er også i 2002 ydet bidrag til forberedelse af ESAs GAIA satellit mission. Specielt vedrørende definition af fotometriske systemer, forbedring af fotometriske målinger og analyse heraf, samt den overordnede planlægning af den kommende mission.

Der er udført en række studier af stoffet mellem stjernerne i Mælkevejen - det såkaldte interstellare medium. Præcise infrarøde målinger fra 2MASS er anvendt til 3-dimensional kortlægning, og foreløbige resultater for Lupes komplekset viser at disse interstellare skyer er ret nær Solen. Ved anvendelse af en ny Tycho-2 kalibrering for dværgstjerner er det i retningen af det stjernedannende område LDN1622 fundet, at interstellart stof befinder sig i væsentlig kortere afstand end tidligere antaget (J. Andersen, K. Augustesen, O.H. Einicke, C. Fabricius, L. Helmer, J. Holmberg, E. Høg, B. Nordström, E.H. Olsen, J. Knude).

Stjerner er hovedkomponenten i galakser, og deres lys bærer en væsentlig del af den tilgængelige information om Universets historie. For at kunne fortolke denne information er solidt kendskab til stjerners dannelse og udvikling nødvendig.

Hovedtemaet i et omfattende studie af dobbeltstjerner er netop detaljeret kontrol af teoretiske modeller for normale stjerners udvikling, med henblik på forbedringer. Projektet er centreret om sol-type dobbeltstjerner, hvor et større antal nyopdagede systemer er under observation og analyse. Projektet omfatter endvidere dobbeltstjerner som er medlemmer af stjernehobe og derved er særligt velegnede til udviklingsstudier.

Dobbeltstjerner er meget hyppige, og i de fleste systemer vekselvirker komponenterne drastisk, og dette fører til specielle udviklingsforløb og slutprodukter, der ikke kendes for enkeltstjerner. Der er foretaget detaljerede beregninger og Monte Carlo simuleringer af masseoverførsel og anden vekselvirkning i tunge dobbeltstjernesystemer til beregning af kollisionsraten af neutronstjerner og sorte huller. Disse beregninger er vigtige i forbindelse med studier af gammaglimt kandidater og mulighederne for detektion af gravitationel stråling med fx. LIGO eksperimentet.

Åbne og kugleformede stjernehobe er vigtige for forskningen vedrørende stjerners struktur og udvikling. Ved ESOs VLT er der foretaget detaljerede studier af grundstofsammensætningen af stjerner i kuglehoben NGC6752. Et af hovedresultaterne er at der ikke, som hidtil forventet, forekommer dybe konvektive opblandinger af stoffet i disse stjerner. Der er endvidere udført fotometriske observationer af andre stjernehobe, bl.a. den ældste åbne hob NGC6791, for hvilken det hidtil bedste farve-lysstyrkediagram er opnået. Det vil danne basis for en nøjagtig aldersbestemmelse for hoben.

En observationel undersøgelse af sammenhængen mellem rotation, Lithium hyppighed og andre indikatorer på magnetisk aktivitet i sol-lignende stjerner er afsluttet. Der er endvidere foretaget teoretiske studier af den indflydelse som dannelsen af støv har på stjerners allersidste livsfaser.

Et meget langsigtet projekt om kolde stjerners atmosfærestruktur og beregningen af nødvendige grundlæggende data for disse analyser er fortsat. I 2002 er der specielt arbejdet på absorptionskoefficienten for vand og methan, og beregningen af absorptionskoefficienten for kuldioxyd er påbegyndt.

Stjernedannelse er et af de meget aktive områder i moderne astrofysisk forskning. Under studiet af infrarøde 2MASS data er der opdaget en ny metode til diagnosticering af nydannede såkaldte HAEBE stjerner.

Siden opdagelsen i 1995 af den første extrasolare planet omkring en normal stjerne er omkring 100 af disse planeter fundet. De er fundamentalt forskellige fra planeterne i vort eget solsystem. Dette skyldes formentlig en udvælgelseseffekt ved metoden, som favoriserer opdagelsen af meget tunge planeter i meget små baner (hvilket egentlig er i modstrid med standardteorien for dannelsen af planetsystemer). Der er i 2002 deltaget i det første systematiske projekt til at søge efter extrasolare planeter af den type som vi finder i vort eget solsystem, dels v.h.a. den såkaldte mikrolinse teknik og dels ved hjælp af systematiske transitmålinger for et stort antal stjerner i retningen af Mælkevejens centrum. Med det danske 0.5m teleskop på La Silla (SAT) søges der desuden løbende efter planetpassager for udvalget extrasolare planeter, detekteret gennem radialhastighedsobservationer. Blandt de observerede kandidater er det opdaget at en antaget planet i stedet formodentlig er en brun dværg, og i givet fald den først opdagede i en kortperiodisk bane omkring en M dværgstjerne.

Indenfor udforskningen af Solsystemet foretages bl.a. studier af asteroider, herunder de såkaldte Near Earth Objects, såvel teoretiske som observationelle ved bl.a. ESOs NTT og 1.5m teleskopet. Der er endvidere foretaget teoretiske studier af dannelsen af planetesimaler i det tidlige Solsystem.

Analysen af prøver indsamlet under en ekspedition til Isua, Grønland i 2001 er fortsat. Formålet er at klarlægge oceanernes oprindelse og Jordens dannelse og tidlige udvikling (specielt kometernes rolle for Jordens vand) (A. Andersen, J. Andersen, B. Aringer, A. Borysow, J.V. Clausen, B.E. Helt, U.G. Jørgensen, J. Knude, R. Michelsen, B. Nordström, E.H. Olsen, T. Tauris).

Numerisk astrofysik ved AO er et særdeles aktivt forskningsfelt, som omfatter en vifte af teoretiske studier indenfor flere grene af faget. Fra indeværende år foreligger der afsluttede og publicerede studier vedrørende den statistiske fordeling af nyfødte stjerners masse, en teori for supersonisk turbulens, som for første gang er i stand til at forudsige de såkaldte strukturfunktioner eller statistiske ’fingeraftryk’ af turbulensen. Et andet vigtigt afsluttet arbejde omhandler opvarmning af magnetisk dominerede plasmaer, hvor en nyudviklet teori nu kvantitativt kan gøre rede for opvarmningen af Solens korona. Yderligere er der publiceret arbejder vedrørende dynamoeffekter og stjerners magnetfelter.

Blandt igangværende nye projekter er udviklingen af en computerkode til studier af relativistiske, ladede partiklers bevægelser i kollisionsløse plasmaer fremtrædende. Den forventes at gøre det muligt at studere og afprøve teorier for partikelacceleration i fx de shocks, som forårsager den såkaldte efterglød fra gamma-glimt, hvorfra stråling observeres i røntgen, optisk og radio bølgelængdeområderne. Der er med stor sikkerhed tale om synkrotronstråling som opstår når relativistiske elektroner bevæger sig i et magnetfelt (L. Bigot, K. Galsgaard, A. Lopez-Merino, Å. Nordlund, S.B.F. Dorch, C. B. Hededal, T. Haugbølle).

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, Skrive og Rejsekalender for det år efter Kristi fødsel 2003, Færøsk Almanak 2003, Grønlandsk Almanak 2003, Sunrise/Sunset Tables for Selected Stations in Greenland and on the Faroe Islands 2003, Luftfartsinformationstjenesten. Der er udviklet en ny serie computerprogrammer til almanakberegninger mv. (O.H. Einicke, C. Fabricius).

Skift mellem forskellige klimatilstande er observeret i istidsklimaet. Disse skift skyldes højst sandsynligt tilfældige svingninger i de naturlige vejrvariationer. De hurtige variationer kan betragtes som en 'støjkilde' i klimasystemet, hvor det undersøges om overgangene skyldes enkelte ekstreme hændelser, eller om de snarere skyldes en akkumuleret effekt af mange små påvirkninger. Styrken af disse svingninger har således indflydelse på klimaets stabilitet. Svingningerne er af kaotisk og uforudsigelig natur, hvilket derfor kan begrænse vores muligheder for at forudsige fremtidige klimaændringer (Peter Ditlevsen).

På væsentligt kortere tidsskalaer udviser atmosfæren på mellemhøje breddegrader en distinkt svingning – eller oscillation/vacillation – mellem to forskellige typer af tilstande. Udsvinget omfatter trykudsving mellem polare egne og går under betegnelsen den Nordatlantiske Oscillation eller den arktiske oscillation. I en række studier undersøges det, hvordan dette svingende vejrfænomen påvirker andre forhold i området: 1) udvekslingen af kuldioxid mellem atmosfæren og overfladen i det Nordøstatlantiske område (A.W. Hansen, C. Geels). 2) den observerede variabilitet af proxy-temperaturer i grønlandske iskerner (A.W. Hansen, C.U. Hammer).

Et nyt studium er netop igangsat vedrørende nedfald af partikler fra stratosfæren efter store vulkanudbrud. Ideen er, at sådanne faldende partikler kan påvirke skydannelsen i troposfæren, måske især på mellembreddegrader (A.W. Hansen, C.W. Johansen).

Aksel Walløe Hansen er kasserer i IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) og viceskoleleder ved ph.d.-skolen COGCI.

Remote sensing af vandstanden (altimetri) samt havets indhold af fytoplankton, humus og sediment i overfladevandet i kystnære områder er inde i en lovende udvikling. Altimetrimålinger af vandstanden i Kattegat har vist, at en varm sommer giver en vandstandsøgning på omkring en enkelt centimeter, mens vandstanden sine steder i en kold vinter falder en millimeter som følge af temperaturen. Det skyldes, at brakvandet i Kattegat opfører sig på samme anormale måde som ferskvand i modsætning til oceanvand. Disse altimetrimålinger har derfor en akkuratesse på omkring 1 cm og en præcision bedre end 1 mm.

UVB- lyset har en nedtrængningsdybde i havet på typisk mellem 0,7 og 70 m. Store koncentrationer af plankton påvirker kun nedtrængningsdybden i mindre grad i modsætning til det opløste organiske materiale og til en vis grad det suspenderede svæv. Hele denne problematik fortjener øget opmærksomhed, fordi vandets egenabsorption er dårligt bestemt.

Det synlige dagslys har tilsvarende nedtrængningsdybder på mellem 0,7 og 100m. Nedtrængningsdybderne påvirkes her både af plankton, svæv, humus samt af havvandet afhængig af det spektrale område, dvs. havets farve og lokaliteten. For kystnære farvandes vedkommende kan den samme farve og nedtrængningsdybde i praksis dække over store forskelle i havets indhold af svævtyper og opløste stoffer.

Satellit-algoritmer for at beregne eksempelvis klorofyl i plankton i kystnære farvande er af de ovennævnte årsager komplicerede. En tidligere udviklet algoritme er blevet sammenlignet med feltmålinger fra danske fjorde, og resultatet heraf var meget tilfredsstillende, så dette arbejde vil blive fortsat (N. Højerslev).

I Satellite Gravity Data Projektet (SAGRADA) er data fra den tyske CHAMP satellit blevet benyttet til en foreløbig bestemmelse af en kuglefunktionsmodel for Jordens tyngdepotential. I et samarbejde med TU Delft forventes det, at vi får adgang til bedre baneparameter for satellitten, så en forbedret model kan bestemmes.

Forstudierne til udnyttelse af ESA satellitten "Gravity and Ocean Circulation Explorer Mission", GOCE, er fortsat. Metoder til kalibrering og fejlfinding af satellitdata er blevet verificeret ved hjælp af simulerede data. Da fejlfinding kræver kendskab til den globale statistiske variation af tyngdefeltet, har vi i samarbejde med D. Arabelos, Universitetet i Thessaloniki, bestemt sådanne parametre for hele Jorden (C.C. Tscherning, E. Howe, L. Stenseng).

C.C. Tscherning har haft følgende faglige administrative hverv: generalsekretær i International Association of Geodesy (IAG) og medlem af den Danske Nationalkomite for IUGG. Andre hverv: medlem Advisory Board for tidsskriftet "Studia Geodaetica et Geophysica".

Ørstedsatellitten har nu opereret gennem 4 år. Gruppen arbejder med at optimere kvaliteten af Ørsteds magnetiske vektor data og attitude data fra stjernekamera. Ørsted kalibreringsgruppen har siden 1993 gennemført test og kalibrering af Ørsted vektormagnetometer og stjernekamera. Evaluering af in-flight kalibrering pågår, afsluttende rapportering af arbejdet er først nu undervej. Dernæst anvendes optimerede data og magnetfelt modeller på analyse af feltet ved Jordens kapper/kernegrænse og analyse af jordens impulsmomentbalance (variationer i Jordens rotation).

Der er søgt midler uden resultat til videreførelse af arbejdet fra offentlige fonde samt fra restbevilling fra Ørstedprojektets videnskabelige aktiviteter. Aktiviteten var et kernepunkt i forbindelse med formuleringen af Ørsted satellitprojektet i 1991/92 (T. Risbo, Københavns Universitet, P. Brauer, J. Jørgensen, J.M.G. Merayo, O.V. Nielsen, F. Primdahl, Ørsted, DTU, Danmark Tekniske Universitet).

Projektet sigter på at udvikle og anvende metoder til Fast Fourier Transform på felter på den tre- og fire-dimensionale kugleflade. En succesfuld metode vil f.eks. betyde mere effektive programmer for dataanalyse indenfor ingeniøranvendelser samt astronomi og geodæsi/geofysik, f.eks. globale cirkulationsmodeller for atmosfæren (T. Risbo, A Jackson, Univ. of Leeds, UK).

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. På baggrund af de tekniske vanskeligheder forbundet med boring i is tæt ved tryksmeltepunktet besluttede NGRIP’s medlemmer sig for at udsætte den planlagte feltsæson i 2002 til sommeren 2003. Der har således ikke været feltaktivitet i NGRIP lejren i 2002.

Iskerneanalyserne fortsætter. I den forbindelse 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. Der er bl.a. blevet arbejdet med modelberegninger af isens flydning og temperaturforhold som sammen med radarobservationer muliggør kortlægning af den høje geotermiske varmeflux ved NGRIP lejren som er årsag til den varme is ved bunden. Derudover er der foretaget sammenlignende analyser af data fra forskellige iskerner og data fra forskellige perioder under sidste istid.

Det videnskabelige arbejde på NGRIP iskernen sker i internationalt samarbejde med kollegaer fra Tyskland, Japan, Schweiz, Frankrig, Island, Sverige, USA og Belgien (D. Dahl-Jensen, S.J. Johnsen, J.P. Steffensen, H.B. Clausen, C.S. Hvidberg, A. Svensson, K.K. Andersen, S.B. Hansen, E. Chrillesen, A. Boas, P. Iversen).

Mens selve NGRIP boret nu er overført til Antarktis, til brug for EPICAs anden boring på Dronning Maud Land (DML) er udviklingsarbejdet i gang til en boreteknik som kan anvendes til boring i den varme is ved bunden ved NGRIP lejren. Det mekaniske arbejde bliver udført i tæt samarbejde med instituttets andre værksteder. Flere eksperimenter er allerede under udførelse, idet EPICA boringen ved Dome C i Antarktis også har problemer med varm is ved bunden. Disse eksperimenter bliver koordineret i tæt samarbejde med EPICAs borehold. Der er indgået aftale med Ohio State University om anvendelse af deres termobor ved NGRIP lejren i 2003. Dette termobor vil blive anvendt hvis det skulle vise sig, at det ikke er muligt at bore de sidste 80 m is op med vort elektromekaniske bor (S.J. Johnsen, 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. Et samarbejde er indledt med AMS 14C Daterings Laboratoriet ved Århus Universitet om måling af brint isotoper i små isprøver (S.J. Johnsen, J.P. Steffensen, 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. Gruppens instrument til automatisk måling af orienteringen af krystallerne i isprøver virker nu rutinemæssigt, og en række målinger 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. Frysehusene ved Rockefeller bygningen og på H.C. Ørsted Instituttet rummer samlingen. 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. 7 forskergrupper fra Schweiz, Frankrig, Storbritannien, Tyskland, USA, Island og Danmark har i årets løb arbejdet i lageret (J.P. Steffensen).

Dette EU og nationalt støttede europæiske dybdeboringsprojekt omfatter to boringer i Østantarktis. Ved Dome C er boring nået til 3150 m (pr 31/12 2002) og ved Station Kohnen i Dronning Maud Land er boringen nået til 700 m (31/12 2002). Der er dansk deltagelse ved boringen ved Dome C og det forventes, at EU vil støtte projektet endnu nogle år. Det internationalt koordinerede analysearbejde på iskernerne foregår løbende (H.B. Clausen, S.B. Hansen, D. Dahl-Jensen, P. Iversen, S.J. Johnsen og J.P. Steffensen).

Dette 5-årige projekt begyndte 1.januar 2002. Målet for projektet er at etablere en absolut kronologi over de sidste 100.000 års klimabegivenheder ved stratigrafisk analyse af årlagene i de grønlandske iskerner. Udover møder og symposier afholdtes i november en intensiv dateringsuge hvor forskere fra 6 lande arbejdede med det meget omfattende datamateriale fra NGRIP iskernen. Der er etableret samarbejde med Islands Universitet i Reykjavik og Queens College i Belfast om måling på vulkansk aske i iskernerne. Projektet har finansieret en udbygning af massespektrometeret ved AMS 14C Daterings Laboratoriet i Århus så målinger af brint isotoper i isprøver kan foretages (S.J. Johnsen, J.P. Steffensen, D. Dahl-Jensen, H.B. Clausen, A. Svensson, K. Krogh-Andersen).

I samarbejde med kolleger fra Slovakiet, Schweiz, Ungarn og Finland foretager vi fysisk kemiske undersøgelser på en iskerne udboret i en ishule i Dobsina, Slovakiet (H.B. Clausen, S.B. Hansen, S.J. Johnsen, J.P. Steffensen).

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).

Med udgangspunkt i Hans Tausen iskernen, boret i 1995, er et studie af klimaforandringer i Peary Land startet i samarbejde med Max Planck Instituttet for Meteorologi i Hamburg (C.U. Hammer og Aksel Walløe Hansen).

1. januar 2002 blev Jørgen Peder Steffensen af fakultetet kaldet som lektor med særligt ansvar for kuratorfunktionen for iskernerne.

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 er et samarbejde mellem Niels Bohr Institut for Astronomi, Fysik og Geofysik, Københavns Universitet, og Danmarks Rumforsknings Institut, hvis formål er at fremme dansk deltagelse i international planetforskning. Centeret beskæftiger sig med udvikling af instrumenter og udnyttelse af observationer til at modellere forholdene på planeter, måner og asteroider. Centret ligger på Henrik Harpestrengs Vej 5 ved Rockefeller Komplekset og huser 7 videnskabelige medarbejdere, 3 post docs, 6 ph.d.-studerende og 7 specialestuderende.

Forskningsprojekterne er beskrevet i detaljer på www.planetcenter.dk. Udover at forske i de områder, der er beskrevet der og i det følgende, ønsker Centeret 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. Hvidberg, P. Bertelsen, T. Mejer Hansen, N. Grammatica (DRI).

I 2002 er tre komplette sæt af magnetinstrumenter blevet færdiggjort, kvalifikationstestet og leveret til NASAs "2003 Mars Exploration Rovers", som vil blive opsendt i maj/juni 2003. Der er som noget helt nyt blevet udviklet nogle små magneter til indbygning i et medbragt slibeværktøj (Rock Abrasion Tool eller "RAT"), som blev leveret til NASA sammen med de øvrige magneter.

En opstilling til måling af sprednings-geometri Mössbauer-spektre ved variabel temperatur er blevet anvendt til kalibrerings- og reference-studier af udvalgte prøver, på modeller af nogle af de magneter, som sendes til Mars i 2003. Til disse kalibreringer har magneterne i Mars-kammeret ved Århus Universitet indfanget støv af materialer, som skønnes at være specielt relevante i forbindelse med studierne på overfladen af Mars.

Der er påbegyndt et studium af de magnetiske faser, som er ansvarlige for den kraftige og stabile magnetisering af visse magnetiske anomalier på Jorden, specielt med henblik på forståelse af de usædvanlig kraftige magnetiske anomalier på Mars' sydlige halvkugle (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 Geomorfologi, begge Aarhus Universitet, Geologisk Institut, KU og Kemisk Institut, Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole).

Gruppen 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).

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 år 2003 (D. Dahl-Jensen, C. Hvidberg, C. Tilsted Mogensen, K. Guldbæk Schmidt).

De første undersøgelser af kompleksiteten af stærkt ikke-lineære inverse problemer er gennemført (K. Mosegaard, A. Tarantola (IPGP, Paris).

De seismiske data fra Månen, opsamlet i forbindelse med NASAs Apollo projekt (1969-1977), er analyseret med moderne inverse metoder. Projektet er et led i et forskningsprogram, der sigter mod at afklare dannelseshistorien for Jord-Måne systemet (A. Khan, K. Mosegaard).

Geostatistisk forudsigelse af undergrundens egenskaber mellem olie/gas-boringer. Evnen til præcist at forudsige olie/gas-reservoirers fysiske og geologiske egenskaber er een af de vigtige forudsætninger for succesfuld olie/gas-efterforskning. Der er udviklet en geostatistisk metode, der bestemmer reservoiregenskaber ud fra borehulsdata og seismiske data. Grundige tests viser, at metoden overgår alle andre kendte metoder, herunder Krieging-baserede metoder, i præcision (T. Mejer Hansen, K. Mosegaard (i samarbejde med Mærsk Olie & Gas).

Gruppen modtager besøg af gymnasieklasser, afholder inviterede gæsteforelæsninger, har skrevet mange populærvidenskabelige artikler og har deltaget i produktionen af flere radio- og tv- programmer (alle gruppens medlemmer).

Center for Jordens Klima og Biogeokemiske Kredsløb (Danish Center for Earth System Science - DCESS) blev oprettet i 1997 med professor Gary Shaffer som leder og afdelinger i København og Odense. Efter fem år befandt centeret sig i en eksklusiv lille gruppe af institutioner i verden, som i en lederartikel i "Science" (juni 2001) blev rost for at tilbyde undervisning og et godt tværfagligt forskningsmiljø i "Earth System Science". Imidlertid afslog Danmarks Grundforskningsfond i februar 2002 en ny 5-årig finansiering og bevilgede i stedet "indlejringsbevillinger" på 12 og 9 mio. kr. til KU og SDU. I den efterfølgende proces kunne der imidlertid ikke opnås den nødvendige enighed om ledelsesformen, hvorfor Grundforskningsfonden trak sit tilbud til KU tilbage.

Selvom forskningen i "Earth System Science" herefter kun har beskedne rammer ved KU, fortsætter aktiviteterne i Odense og rundt omkring i verden, hvor centerets medarbejdere har fået ansættelser (USA, New Zealand, Chile og Frankrig). Yderligere information kan fås på www.dcess.dk.

Ved at benytte en simpel to-zone model for klimasystemet har vi identificeret en tilbagekoblingsmekanisme som i forbindelse med et øget indhold af drivhusgasser i atmosfæren er følsom overfor vind og som bidrager væsentligt til at øge den globale opvarmning. Mekanismen findes i globale cirkulationsmodeller, men har ikke tidligere været identificeret som en positiv tilbagekobling. To-zone modellen er baseret på transporten af angulært moment i atmosfæren og koblingen til overfladevinde og fordampning (J.R. Bates). Modellen er udvidet med en ocean-model og dynamiske tilbagekoblingsmekanismer og vi har fundet, at når angulærmoment/fordampnings-tilbagekoblingen fra vinden i den latente varme er aktiv, er stabiliteten af den termohaline cirkulation større, da denne effekt formindsker den positive tilbagekobling mellem ferskvand og den termohaline cirkulation (K. Lindberg, J.R. Bates, V.A. Alexeev).

Virkningen af en fordobling af atmosfærens CO₂ indhold på Jordens overfladetemperatur er studeret med en global atmosfære (GCM) model koblet til en oceanmodel. Modellen er endvidere brugt til at studere den rolle, klimasystemets komponenter har for dets ligevægtstilstand (V.A. Alexeev). Endelig er klimaets følsomhed overfor en øget rotationshastighed for Jorden undersøgt. Det har bl.a. ført til det overraskende resultat, at den polare forstærkning under en CO₂-fordobling næsten forsvinder, og det viser, at atmosfærens dynamik er meget vigtig for klimasystemets reaktion på en CO₂ fordobling (V.A. Alexeev og J.R. Bates).

Paleoklimatiske data udviser oscillationer, som ofte tilskrives den 11 årige solplet cyklus. Selv en simpel GCM model, som forceres af en konstant solindstråling, kan imidlertid producere klimaoscillationer med en periode på ca. 11 år, og en fuldt koblet GCM med konstant solindstråling kan reproducere hele variabiliteten i den eocene tidsalder. Resultaterne understreger vigtigheden af intern variabilitet i klimasystemet (G. Garric og M. Huber). I et arbejde med en fuldt koblet GCM-model, som offentliggøres i "Science", har simuleringer af klimaet i den eocene tidsalder endvidere påvist eksistensen af El Niño oscillationer. Dette udfordrer eksisterende teorier, som forbinder en drivhusperiode med en konstant El Niño-lignende tilstand (M. Huber og R. Caballero).

Andre studier har undersøgt vekselvirkningen mellem Hadley-cellen og hvirvler ved mellembreddegraderne (R. Caballero og U. Nielsen) og den relative betydning af hhv. oceanet og atmosfæren i opretholdelsen af klimaet i troperne (R. Caballero og M. Huber).

Vi har foreslået, at den Antarktiske Cirkumpolare Bølge er en linearkombination af to signaler, associeret hhv. med El Niño fænomenet (en periode på 5 år), og med en kobling mellem atmosfæren og oceanet (en periode på 3 år) (S. Venegas). Endvidere har vi undersøgt sammenhængen mellem varme og kolde begivenheder i Argentina og overfladetemperaturer i det sydlige Atlanterhav og Stillehav (S. Venegas og W. Vargas).

Udvekslingen af vandmasser mellem Det arktiske Ocean og det nordlige Atlanterhav over Grønland-Skotland ryggen er reduceret med ca. 20% i de sidste syv år. En simpel cirkulationsmodel viser imidlertid, at den særlige bundtopografi i området indvirker på storskalacirkulationen således, at reduktionen vil aftage. Data indsamlet fra bøjer og skibe viser desuden, at mesoskala-hvirvler bidrager signifikant til vandudvekslingen over ryggen (D. Quadfasel, Stiig Wilkenskjeld, D. Hainbucher, Hamburg).

Vertikal konvektion og dybtvanddannelse i det centrale Grønlandshav viser store forskelle over horisontale afstande på blot 20-30 km. Resultater fra autonome ARGO bøjer, som måler strøm-, temperatur- og saltprofiler, tyder på, at cirkulationen domineres af mesoskala-hvirvler. Disse hvirvler kan være stabile i flere år og danner kernen for vinterkonvektion med dybder mellem få hundrede og op til 2500 m (D. Quadfasel, L. Laugesen; B. Rudels, Helsingfors).

Storskala overfladecirkulationen i Det nordlige Atlanterhav og Det nordiske Hav følger bundtopografien. Recirkulationer i enkelte dybe bassiner er vindrevne og viser store variationer med årstiderne. Cirkulationen er ustabil og hvirvler dannes, som bidrager til storskala opblanding af vandmasser (D. Quadfasel; P. Jakobsen, M. Ribersgaard, København).

Satellitobservationer af havniveauet på Australiens nordvest-shelf viser maksimale anomalier i maj, hvilket kan skyldes ændringer i havcirkulationen under monsunsæsonen. Det forhøjede havniveau genererer en nordlig strøm langs kysten, som ved den sydlige ende af shelfen kan forstærke Leeuwin-strømmen, der netop når maksimal styrke i maj. Den præsenterede hypotese undersøges nu via in-situ data fra to togter i 1999 og 2000 samt 8 forankringer (M.-B. Kronborg, D. Quadfasel; S. Godfrey, Hobart).

Blandingen af vandmasser og cirkulationen ved Chiles kyst i Det sydøstlige Stillehav undersøges ved hjælp af observationer fra forankringer. Nye bøjer blev udsat i april 2002 og tages op igen i april 2003 (D. Quadfasel, G. Shaffer, S. Hormazabal, M.-B. Kronborg, H. Hundahl, P.-I. Sehlstedt, O. Pizzaro, Concepcion).

I "Nature" har vi publiceret observationer og modelstudier der viser, at det lave atmosfæriske iltindhold tidligt i Jordens historie kan være forårsaget af lav primær-produktionen på grund af adsorption af næringssalten fosfat på jernoxider (C. Bjerrum; D. Canfield, Odense).

Vi har modelleret effekten af et massivt metan-udslip, således som det formodentlig er sket under det paleocene-eocene termale maksimum (PETM) for 55 mio. år siden. Begivenheden har aktuel interesse, fordi ændringerne i datidens atmosfæren minder meget om vor tids menneskeskabte ændringer (J.O.P. Pedersen, G. Shaffer og M. Huber).

Det højtopløste iltisotopsignal fra dybhavssedimenter i Nordatlanten udviser en variabilitet på en tusindårig skala under den sidste istid, som sandsynligvis reflekterer store opvarmnings/afkølings-cykler i det indre af oceanet. Amplituden, strukturen og fasen af disse cykler kan ikke forklares ved ændringer i konvektionsstederne under en vedvarende dyb konvektion i Nordatlanten, men kræver snarere et skift mellem tilstande i oceanet som er karakteriserede ved henholdsvis stærk og svag konvektion samt termohalin cirkulation. Simuleringer med en ny global klimamodel udviser tusindårig intern variabilitet i den termohaline cirkulation og Nordatlantiske dybvandsdannelse og giver en god overensstemmelse med data. Oscillationerne påvirkes af udvekslinger i oceanet, vanddamp-transport i atmosfæren, klimaet og orbital forcering (S. Olsen, G. Shaffer og C. Bjerrum).

Syv års strømmålinger i dybhavet og på den kontinentale shelf/skrænt ud for Chile (30^oS) samt satellitdata af havoverfladeanomalier og vind er anvendt til at undersøge mesoskala variabilitet ud for Chile. Et område med høj hvirvelaktivitet, som strækker sig 600-800 km ud fra kysten er fundet mellem 29 og 38^oS. En analyse med en ny roterende-bølgepakke metode viser, at hvirvlerne i denne kystovergangszone (CTZ) er frembragt af barokliniske ustabiliteter i kyststrømmene og langsomt udbredes vestover med hastigheder som er konsistente med baroklin Rossby-bølgedynamik. Hvirvelaktiviteten er betydeligt stærkere i CTZ under (kolde) La Niña begivenheder end under (varme) El Niño begivenheder (S. Hormazabal og G. Shaffer).

Kvantemekanikken savner, i modsætning til relativitetsteorien, et alment princip som grundlag. Fraværet heraf kommer slående til udtryk i diskussionerne om kvantemekanikkens konsistens og fuldstændighed, som er fortsat gennem alle årene. De igangværende undersøgelser har afsløret, at det søgte princip er ægte tilfældighed. I overensstemmelse hermed er den grundlæggende begivenhed, et klik i en tæller, helt uden grund og kommer således af sig selv, som en diskontinuitet. Princippet har den slående konsekvens, at formalismen kun involverer geometriske rumtidsbegreber. Masse, som en uafhængig dimension, elimineres dermed fra fysikken, tillige med Plancks konstant (O. Ulfbeck) (samarbejde med Aage Bohr og B.R. Mottelson).

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 indenfor 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 indenfor standardmodellens rammer. Hvorfor er der disse to uafhængige dele? Man kunne forestille sig, at de blev forenet til én 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 til stede 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 egenværdier 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. Indenfor 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 indenfor det sidste år har strengteori igen virket som katalysator for nye udviklinger indenfor standardmodellen og kvantefeltteori generelt. Særligt skal her nævnes den for nylig fundne begrænsning af den ovennævnte dualitet mellem kvantefeltteori og gravitation, som omfatter gravitationelle bølger. Dette har tilvejebragt et nyt syn på forbindelse og dermed nye muligheder for at teste denne. En anden udvikling er en fascinerende forbindelse mellem supersymmetriske kvantefelt teori og matrix teori. Gruppen på NBI har været aktivt involveret i begge udviklinger lige fra starten (J. Ambjørn, H.B. Nielsen, P.H. Damgaard, N.A.J. Obers, P. Olesen, J.L. Petersen. Langtidsgæster og ph.d.-stipendiater (specialestuderende ikke medregnet): M. Arnsdorf, N.E.J. Bjerrum-Bohr, A. Boyarsky, S. Catterall, J. Greensite, T. Harmark, R. Janik, J. Jurkiewicz, C.F. Kristjansen, Yu. Mskeenko, P. Orland, M. Silka, S. Sugimoto, Y. Takanishi, T. Tsukioka, H. Umetsu).

En ide, som går tilbage til Demokrit, er at stoffet er opbygget af nogle få uforanderlige bestanddele. De mest 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 og der er derfor kun få laboratorier for partikelfysik i verden. I Europa har landene skabt organisationen CERN med laboratoriet ved Geneve til formålet, og medarbejdere ved Niels Bohr Institutet har siden oprettelsen af CERN deltaget i det internationale samarbejde om eksperimenter i partikelfysik. Gennem disse eksperimenter har man fundet de ovennævnte grundbestanddele af stoffet, og man har endvidere kunnet afprøve teorier for de kræfter som virker mellem dem. En bestemt teori for de stærke og elektro-svage kræfter er fundet i så god overensstemmelse med eksperimenter, at den går under navnet "standardmodellen" (se Teoretisk Partikelfysik).

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 fra de data som blev opsamlet i maskinens tiårige 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 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 millionvise 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.

Endeligt 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.-stipendiater 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 en lang tradition indenfor 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 ekscitation, 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.

Det komprimerede og højt exciterede kernestof kan opstå kortvarigt i kollisioner mellem hurtige tunge kerner. Det dynamiske forløb af kernestoffets bevægelse samt faseovergangene for sådanne kollisioner studeres i forskellige energiområder. Gruppen er knyttet til det skandinavisk-europæiske CHIC-projekt for mellemenergier og til det danske CRAK-samarbejde indenfor relativistisk tungionfysik. Samarbejdet omfatter detektorsystemet BRAHMS ved RHIC-acceleratoren i Brookhaven, USA og nogle aspekter af den planlagte ALICE-detektor ved CERN (J.P. Bondorf, M. Diakonov (Nordita), T. Døssing, A.D. Jackson, B.R. Mottelson (Nordita), I.N. Mishustin, R.A. Broglia, A. Mocsy, E. Kolomeitsev, J. Lenaghan, ph.d.-stipendiater M. Oswald, K. Splittorff, specialestuderende P. Ipsen, C. Strømfeldt).

Den eksperimentelle gruppes kernestruktur-forskning baseres hovedsageligt på udnyttelse af de bedste internationale multidetektorsystemer for måling af gammastrålingen fra hurtigt roterende atomkerner produceret ved hjælp af tung-ion acceleratorer i Europa og USA. Vi har i år 2002 udført eksperimenter med EUROBALL-IV detektoren på Vivitron acceleratoren i Strasbourg, Frankrig. Vi har desuden deltaget i eksperimenter med EXOGAM detektor-systemet ved GANIL acceleratoranlægget i Caen, Frankrig, med udnyttelse af radioaktive beam-partikler fra det nye SPIRAL acceleratorprojekt der.

I de førnævnte 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, som f.eks. de aksialsymmetriske, såkaldt hyperdeformerede tilstande med akseforhold på 3:1:1, som er teoretisk forudsagt i begrænsede masse- og spin-områder. En massiv indsats foregår i øjeblikket i Xe-Ba området, hvor kernerne har den største stabilitet imod fission ved høje spin. Kerner kan også udvikle kollektive former, hvor den aksiale symmetri er brudt. En følge af triaxialiteten i et kvantesystem kan herved studeres, og gruppen er dybt engageret i 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 lykkedes at påvise den såkaldte "wobbling mode", forudsagt af Bohr og Mottelson for mere end 25 år siden. Det drejer om en ulige Lu isotop studeret ved hjælp af EUROBALL IV i Strasbourg. Ved et nyt eksperiment med forbedret følsomhed er det lykkedes at identificere også "wobbling" med dobbelt phonon eksitation.

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 i forhold til dagens detektorer 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. Projektet har navnet AGATA og søges realiseret med støtte fra Joint Research Projects under EUs 6. rammeprogram. Denne type detektor skaber mulighed for anvendelse indenfor astronomi såvel som medicin.

Udviklingen 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 gammaspektrene at måle gammastrålingen med høj præcision fra kerner, der bevæger sig med omkring 30% af lysets hastighed (G.B. Hagemann, B. Herskind, G. Sletten, I. Hamamoto, ph.d.-studerende D. Ringkøbing Jensen og S.W. Ødegård samt specialestuderende C. Rønn Hansen).

Kvarker er normalt bundne i "farveløse" partikler, dvs. kvantetallet ’farve’ er neutraliseret 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 laboratorium-"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 udenfor New York. Gruppens centrale aktivitet er lige nu knyttet til den nye tung-ioncollider 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 har gruppen deltaget meget aktivt i analysen af data fra RHIC som har leveret 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 fra 2001 og med publikation af nogle af fysikresultaterne (to publikationer). Resultater fra BRAHMS blev vist ved den vigtige QUARK MATTER Conference i Nantes, Frankrig i august 2002. Disse resultater, de fleste præsenteret af NBI gruppens deltagere vakte stor interesse, især resultaterne angående partikelproduktionen i forlæns retning, hvor man opnår information om transporten (i det tilgængelige faserum) af baryoner og strangeness i kollisionerne.

Endvidere viser det sig at de målte partikeltætheder (op til ca. 4600 ladede partikler produceret per 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 1000 milliarder grader. Forsøgene påviser allerede eksistensen af en ny stoftilstand med næsten lige mængder af stof og antistof.

En anden aktivitet i 2002 har været det afsluttende arbejde med en række publikationer (tre i 2002, en sidste på vej i 2003) fra NA44 eksperimentet ved CERN. Et centralt værk om produktionen af sjældne, sammensatte partikler (deuteroner, tritoner og disses antipartikler) sigter 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 stød 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 koncentrerer sig om deltagelse ved CERNs LHC (Large Hadron Collider) projekt, som forventes i gang år 2007. Gruppen deltager allerede aktivt i ALICE eksperimentet, som også primært vil studere ultrarelativistiske tungions stød 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. Et medlem af gruppen er projektleder for 'forward detectors' (JJG) og ét er medlem af 'management board' (HB) (I. Bearden, H. Bøggild, J.J. Gaardhøje, O. Hansen, B.S. Nielsen, og P. Staszel samt ph.d.-studerende P. Christiansen, D. Ouerdane og C.E. Jørgensen og specialestuderende C.H. Christensen, M. Gammeltoft, M. Germinario, E. Jakobsen, D. Sandberg).

Tophat, der er et ballon-projekt til måling af den kosmiske mikrobølge stråling baggrund (CMB), blev sendt op fra McMurdo på Antarktis den 4. Januar 2001. Analysen af data fra de fem bolometre har vist sig at være vanskeligere end forventet pga. systematiske effekter der slører signalerne fra rummet (P.R. Christensen, H.U. Nørgaard-Nielsen (DSRI), D.F. Gregor, H.E. Jørgensen, P.D. Naselsky og (R. Kristensen (DSRI).

DSRI, 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 mikrobølgeteleskopet. Spejlene er nu under fremstilling på den tyske virksomhed ASTRIUM-SPACE.

Vi har endvidere påbegyndt et stort program i studiet af systematiske effekter. I dette program har vi indtil nu undersøgt et adaptiv filter til ekstraktion af punkt-kilder, manifestationen af asymmetrisk beam-profiler på CMB data, og beam-profil rekonstruktion ved planet passage (P.R. Christensen, H.U. Nørgaard-Nielsen (DSRI), N.C. Jessen (DSRI), H.E. Jørgensen, L.-Y. Chiang (TAC), P.D. Naselsky, I.D. Novikov (Oxford), O.V. Verkhodanov (TAC) og D.I. Novikov).

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 undersøgelser af "intermittens" i turbulent bevægelse (en slags stødvis opførsel) baseret på såkaldte skalmodeller. Disse 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 ustabile 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 resonanser (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, som er afsluttet i 2002, var finansieret af Forskeruddannelseskontoret og gennem denne forskerskole har vi haft en unik mulighed for at koordinere undervisningen for ph.d.-studerende (og til dels også speciale-studerende). Kurserne blev understøttet af gæsteforelæsere betalt af skolen, og udenlandske ph.d.-studerende blev ligeledes støttet af skolen. Skolen afholdt en række workshops og symposier.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 beskrivelsen af termodynamiske processer for proteinfoldning. Ligeledes studeres motor-proteiner og genetiske netværk teoretisk. Gruppen har tæt samarbejde med molekylærbiologer, medicinere og kemikere 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. Deres aktivitet bliver fra 2003 finansieret i endnu 3 år gennem et Carlsberg stipendium. I 1999 blev den eksperimentelle aktivitet indenfor 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 indenfor 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 indenfor 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-lov 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 indenfor EU: "Fractals and Self-organization'' (koordineret af nu afdøde P. Bak) og "Intermittency in Turbulence'' (koordineret af M.H. Jensen). Begge netværk er nu afsluttet, men fortsætter som nye EU-netværk. 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 (afgået ved døden 2002), 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: C. Andersen, A. Amatori, B. Axelsen, U. Beierholm, F. Bundgård, A. Han, P. Hagedorn, U.L. Jensen, J.K. Jensen, M. Lynggaard, J.S. Dam, K. Hansen, A. Jakobsen, U. Petersen, P.M. Hansen, M. Rasmussen, E.-L. Munteanu, M. Skogstad, K. Scheibye-Knudsen, K.S. Jensen, M. Rosvall, J. Udesen, L. Søndergaard, J. Ipsen, H.C. Mulvad, R. Kristensen, S. Lehman, J. de Leon, M. Micheelsen, C.D. Nielsen, H. Piil, C. Strømfeldt, V. Hvass, J.Q. Thomassen, J. Ryge, N. Weppenaar, M.S. Nielsen, M. Tibian, L.H. Skjolding. Ph.d.-studerende: J. Sparre Andersen, J. Bock Axelsen, J. Donsmark, J. Kisbye Dreyer, B. Freiesleben de Blasio, S. Hørlück, K. Klemm, J. Mathiesen, T.M. Hansen). Ph.d.-grader i 2002: J. Borg, S. Tolic-Nørrelykke.

Regnemaskineudstyret på Blegdamsvej har også i 2002 kørt stabilt. Der er foretaget de sædvanlige opdateringer af programmel og UNIX (Linux) arbejdsstationer er udskiftede eller nyindkøbte. Netværket er udvidet med udstyr til trådløs datakommunikation og nogle interne Gigabitforbindelser. De centrale UNIX-servere er stadigvæk en AlphaServer 2000 5/250 og en Alpha XP1000. Disse betjener 14 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 30 Linux maskiner. Det administrative personales pc’er kører op mod en central server på et udefra set afskærmet netværkssegment (B.S. Nilsson).

I 2002 har 27 udenlandske gæsteforskere, heraf 7 ph.d.-studerende, opholdt sig ved Niels Bohr Institutet i længere perioder (over 3 måneder).

Gæsteforskerne kommer fra følgende lande: Brasilien 1, Frankrig 1, Holland 1, Italien 2, Japan 4, Kroatien 1, Litauen 1, Filippinerne 1, Polen 2, Rumænien 2, Rusland 3, Schweiz 1, Sverige 1, Tyskland 2, Ungarn 1, USA 2, Østrig 1.

Derudover har instituttet i 2002 haft 134 udenlandske gæsteforskere på kortere ophold (i max. 3 mdr.) og i forbindelse med European Graduate College Copenhagen-Giessen, Lecture Week on Complex Systems of Hadrons and Nuclei, 30/9-4/10 2002, har der været 53 deltagere udefra (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, www.nba.nbi.dk, hvor man også kan se Arkivets store fotosamling. Bøgerne i Arkivets unikke videnskabshistoriske bogsamling kan ikke hjemlånes, 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. Der arbejdes videre med det sidste bind af Niels Bohrs samlede værker (bind 11), der dokumenterer Bohrs politiske aktiviteter.

I februar 2002 har Bohr-familien frigivet dokumenter skrevet af Niels Bohr om den tyske fysiker Werner Heisenbergs omdiskuterede besøg i det besatte Danmark i 1941. Præsentationen af dokumenterne på Arkivets hjemmeside har medført en betydelig international interesse (forstander: F. Aaserud).

Nanofysikgruppen beskæftiger sig med kulstofnanorør, III-V halvleder-baserede mesoskopiske strukturer, spinbaseret elektronik og mesoskopiske superledere. III-V Nanolab, delt mellem nanofysikgruppen og COM Centret på DTU, er centreret omkring et molekylstråleepitaksi-anlæg, der tillader at opbygge énkrystallinske lag af skiftevis GaAs og GaAlAs. Der er opbygget et kemisk dampfase epitaksianlæg til dyrkning af kulstofnanorør. Et scanning-elektronmikroskop tillader 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. Nanofysikgruppen er deltager i Københavns Universitets Nano Science Center med T. Bjørnholm (kemi) som centerleder og P.E. Lindelof (fysik) som vice-centerleder.

På forskningssiden har kræfterne i 2002 være rettet mod tre områder:

Kulstofnanorør er ca. 1 nm i diameter og kan være flere mikrometer lange. Der kan fremstilles nanorør på forudbestemte lokaliteter på en Si-chip ved en katalytisk udfældning af kulstof fra metan. Der har i årets løb været arbejdet med at optimere elektrisk kontakt til nanorørerne. Der er fremstillet både magnetiske og superledende kontakter, og en superledende proksimity effekt er studeret. Der er også udført forsøg med at indlejre nanorørene i en halvlederstruktur med det håb at kunne fremstille meget små kredsløb der kombinerer komponenter baseret på halvleder-heterostrukturer og kulstofnanorør. Det er muligt at fremstille kulstofnanorør fyldt med fullerene-molekyler. Den elektrisk ledningsevne er blevet målt på sådanne prøver fremstillet i Oxford. Raman spektroskopi er blevet anvendt til karakterisering af individuelle nanorørs geometriske struktur.

Et europæisk samarbejdsprojekt med Pisa, Cambridge og Toshiba, om generering af enkelt-fotoner på basis af en enkelt-elektron generator har været en væsentlig forskningsaktivitet. Der fremstilles 1-dimensionale elektriske tråde ved kombination af MBE og elektronstrålelitografi. En overfladeakustisk bølge vil langs denne 1-dimensionale tråd give anledning til en løbende perlerække af enkelte elektroner, hver fanget i en bølgedal af den overfladeakustiske bølge. På denne måde er den elektriske strøm låst til frekvensen for den overfladeakustiske bølge. Disse enkelte elektroner er det man indenfor kvante-informationsteknologien kalder "flying qubits". I det europæiske samarbejde forsøger man at gå endnu længere, idet man ønsker at konvertere de enkelte elektroner til enkelte fotoner ved en rekombinationsprocess. Dette vil være et "foton på kommando" system, som vil kunne få meget vigtige konsekvenser inden for informationskryptografien. En anden del af den nye kvanteinformationsforskning er udvikling af teknikker, der i fremtiden kan realisere en såkaldt kvantekomputer baseret på qubits i stedet for de almindelige bits som vi har i enhver pc.

I det forløbne år er der blevet udviklet et antal nanostrukturer der kombinerer forskellige materialer. Dette er opnået ved kombination af to MBE anlæg på hver sin side af Øresund, hvor vi her på Niels Bohr Institutet dyrker GaAlInAs (Si, Be) heterostrukturer, og hvor vi samtidig har adgang til at dyrke GaAlInMnAsSb heterostrukturer ved MAX LAB i Lund. GaMnAs er en ferromagnetisk halvleder og GaAlAs er en paramagnetisk halvleder. Halvleder-heterostrukturer er også brugt til at dyrke systemer af kulstofnanorør. Potentialet er her at fremstille hybrid-elektronik der kan integrere nanoelektroniske komponenter af halvleder og molekylær nanoelektronik. Endelig arbejdes der med kombination af superledere med halvledere eller superledere med kulstofnanorør. Disse hybridsystemer har et meget betydeligt potentiale for fremtidens nanoelektronik og for forskningen i kvantecomputere (P.E. Lindelof, J. Nygård, N. Payami, C. Mortensen, I. Jensen, K. Gloos, K. Haldrup, T. Sand Jespersen, H. Ingerslev Jørgensen, A. Jensen, K. Grove-Rasmussen, J. Sadowski, J. Bindslev Hansen, F. Berg Rasmussen, P. Utko, S. Stobbe, S.E. Andresen, B.S. Sørensen).

Ved Ørsted Laboratoriet er der som andre steder i verden fokus på elektroniske kredsløb i nanometerområdet, dvs. systemer der består af få eller enkelte molekyler, og som går under betegnelsen molekylær elektronik. Disse systemer giver en ny mulighed for at studere elektronernes vej gennem molekylet, samt deres indbyrdes vekselvirkning og deres vekselvirkning med andre frihedsgrader i molekylet, såsom de kvantiserede vibrationstilstande. I forbindelse med et ophold på Cornell University er der blevet arbejdet med at opstille teoretiske modeller for disse vekselvirkningers indflydelse på molekylets evne til at lede strøm (K. Flensberg i samarbejde med Cornell University).

Der har i det forløbne år været arbejdet med flere nye projekter, der vedrører vekselvirkningen mellem Bose-Einstein kondenserede atomer. Centralt i dette arbejde har været teoretiske studier af Bose-Einstein kondensater i optiske potentialer, herunder båndstruktur for ultra-kolde atomer i et optisk potentiale, elementære ekscitationer, samt energetisk og dynamisk stabilitet af løsninger til Gross-Pitaevskii ligningen (H. Smith og M. Machholm i samarbejde med C. J. Pethick og L. M. Jensen).

De seneste års intensive forskning i høj-temperatur superledning har medført en større fænomenologisk forståelse af elektron-strukturen i disse stærkt korrelerede materialer. Der findes mange konkurrerende ordnede faser indeholdende rumligt inhomogene grundtilstande som komplicerer fasediagrammet. Den teoretiske forståelse af disse materialer er stadig mangelfuld. Vi starter fra en simpel model, der indeholder både antiferromagnetisk og d-bølge superledende orden, og tillader begge ordener at variere rumligt. Dette sætter os i stand til at studere elektron tilstandstætheden omkring magnetiske og ikke-magnetiske urenheder, hvirvler, stribe pinning etc. Desuden studerer vi muligheden for at udnytte kvanteinterferens mellem adskillige urenheder til at teste forskellige, konkurrerende modeller. De eksperimentelle teknikker som har givet anledning til disse studier er tunnelering spektroskopi, kernemagnetisk resonans, neutronsprednings-eksperimenter samt visse transportmålinger udført på underdoterede høj-temperatur superledere (B. M. Andersen og P. Hedegård).

En enhedscelle i krystaller af Cu₂Te₂O₅Br₂ eller Cu₂Te₂O₅Cl₂ indeholder fire kobberatomer placeret i et, lettere deformeret, tetraedre. Magnetiske susceptibilitetsmålinger viser, at spintilstandene af de fire spin-(1/2) Cu-atomer er kraftigt sammenbundet i en kvantemekanisk enhed, således at den laveste tilstand er en umagnetisk singlet. Spinene i de enkelte tetraedre exchangevekselvirker desuden med tetraedre-spinene i nabocellerne. Resultatet af vekselvirkningerne mellem tetraedrene er, at spinene gennem hele krystallen arrangerer sig i et antiferromagnetisk mønster ved tilstrækkelige lave temperaturer (overgangstemperaturen er 11.4 og 18.2 K i henholdsvis Br og Cl forbindelsen). Middelfeltsteorier for de ordnede spinsystemer er blevet opstillet, og excitationsspektret er blevet beregnet og sammenlignet med Raman lysspredningseksperimenter. Ud fra denne sammenligning er det blevet forudsagt, at den antiferromagnetiske struktur ændres radikalt når Br erstattes med Cl (J. Jensen i samarbejde med P. Lemmens, MPI Stuttgart, og C. Gros, Universität des Saarlands).

Stumper af DNA sekvenser i maritime bakteriofager er blevet identificeret af kolleger. Disse stumper har vi sammenføjet på den statistisk mest sandsynlige måde og kan derudfra anslå dels, at den mest udbredte bakteriofag udgjorde 2% af den fulde population, dels at der i alt var mindst 3000 forskellige bakteriofager. - Ideen bag vores tidligere optimering af destillationskolonner forsøges for tiden overført til cytochromkæden i mitochondrier, hvor den kemiske potentialforskel mellem organisk bundet hydrogen i føden og hydrogen i forbindelse med oxygen i vand udnyttes i små "bekvemme" trin. Vi søger den optimale sekvens af trin og dennes implikationer for indretning af brændselsceller (B. Andresen i samarbejde med P. Salamon, F. Rohwer, C. Essex, K.H. Hoffmann).

Positron Emissions Tomografi (PET) er en teknik der i stigende omfang anvendes indenfor medicinsk diagnostik. I et projekt i samarbejde med Neurobiologisk Forskningsenhed anvendes ammoniak med ¹³N som positronemitter. Der gives en kort indsprøjtning (en bolus injektion) i en vene der fører til højre hjertekammer. Det radioaktive ammoniak passerer gennem lungerne og kommer tilbage til venstre hjertekammer. PET målingerne tillader tidsligt at bestemme passage af aktiviteten gennem de to hjertekamre. En matematisk model tillader så at bestemme fordelingen af transittider gennem lungerne (S. Steenstrup og J. Hove).

Der henvises til gruppens afsnit i årbogsbidraget fra "Center for Planetforskning" præsenteret ovenfor (P. Bertelsen, W. Goetz, J.M. Knudsen, M.B. Madsen, og M. Olsen).

Studier af kolde magnesiumatomer har ført til nye resultater inden for laserkøling, specielt for den såkaldte Doppler-kølingsmekanisme. Da magnesium er et simpelt to-elektronsystem er energi-niveaustrukturen meget simpel. Dette har muliggjort en detaljeret sammenligning med teorien for Doppler-køling. Her observeres at temperaturen vanskeligt lader sig forudsige teoretisk selv for disse simple systemer og yderligere teoretiske studier må udføres. Derimod er simple parametre, som størrelsen af atomfordelingen, velbeskrevet af Doppler teorien. Nye studier af lyssprednings-processer i den atomare fælde er udført. Her er det lykkedes at observere kompressionen af den atomare fælde direkte. Gruppen deltager i et EU-netværk, CAUAC, centreret om skabelsen af ultrapræcise atomure. I forbindelse med dette projekt søges efter nye teknikker til laserkøling af metastabile magnesium atomer. En eksperimentel opstilling, der sigter på studier af ultrakolde natrium atomer i Bose-Einstein kondensationsfasen (BEC), er under opbygning. Projektet koordineres tæt med den lokale teorigruppe (J.W. Thomsen, C.V. Nielsen, S. Sauge, N. Andersen, A. Brusch, F.Y. Loo, J. Khan, I. Rasmussen, 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).

To problemstillinger er analyseret i 2002, nemlig (i) relativistiske effekter i elektron-impakt excitationer af alkali atomer og (ii) afvigelser fra empiriske propensity regler for elektron-impakt induceret orientering af 3D-tilstanden i helium. I det første tilfælde er de følsomme parametre identificeret og størrelsen af relativistiske effekter vurderet for cæsium. I den andet tilfælde er det påvist, hvorledes interferenseffekter mellem forskellige kanaler kan forklare de observerede effekter (N.O. Andersen og K. Bartschat, Drake University).

Fraunhofer diffraktion af stofbølger med en de Broglie bølgelængde nær 150 fm er observeret i elektronindfangningsprocesser af litium ioner, der vekselvirker med natrium atomer i grundtilstanden. Typiske indfangningsafstande er 10 a.u. og de tilsvarende spredningsvinkler af størrelsesorden en hundrededel grad, er målt ved kombination af COLTRIMS-teknikken med et laserkølet target (M. van der Poel, C. Vandel Nielsen, M. Machholm, Nordita, S.E. Nielsen, KIKU, og N.O. Andersen).

Effektiviteten af såkaldte SEOP processer til hyperpolarisation af helium via optisk pumpede natrium-atomer er blevet undersøgt. Resultaterne viser, at denne mulighed kunne være et attraktivt alternativ til den traditionelle brug af rubidium, forudsat at holdbare glassorter og diodelasere i det relevante bølgelængdeområde kan udvikles (P. Borel, L. Vejby Søgård, Herlev Sygehus, W. Svendsen, COM, DTU, og N.O. Andersen).

Når nanometer store blyinklusioner i aluminium smelter og bliver kugleformede, kan det i elektronmikroskopet ses at inklusionerne begynder at bevæge sig i mønstre, der minder om Brownske bevægelser. Bevægelserne er blevet studeret in-situ ved digitalisering af real-time videooptagelser med henblik på at bestemme inklusionernes positioner som funktion af tiden. Ved brug af statistiske analyser i kombination med fraktalanalyser er det blevet dokumenteret, at bevægelsesmønstrene er tilfældige og derfor kan beskrives som Brownske bevægelser. Ved at følge enkelte inklusioner ved forskellige temperaturer er aktiveringsenergien for bevægelserne bestemt til at være 1,25 eV, hvilket svarer nogenlunde til aktiveringsenergien for termiske bevægelser af vakancer i aluminium. Ved tilsvarende undersøgelser af mobiliteten af inklusionerne, som funktion af deres størrelse, har vi fået indikation af, at bevægelsesmekanismen skyldes diffusion langs bly/aluminium grænsefladerne. En del inklusioner, der er fastgjort til dislokationer, kan ses at bevæge sig næsten frit parallelt med dislokationslinjerne og i bundne bevægelser vinkelret på dislokationslinjerne. Undersøgelser af begge disse bevægelsesmønstre har vist at de er tilfældige, og aktiveringsenergien for bevægelser langs med dislokationerne er fundet til 1,9 eV.

Elektronmikroskopiske undersøgelser af nanomaterialer til heterogen katalyse er blevet fortsat i samarbejde med Haldor Topsøe A/S. Undersøgelserne har været fokuseret på højopløsningsstudier af en modelkatalysator til metanolsyntesen bestående af nanopartikler af kobber på zinkoxidsubstrater. Når kobberpartiklerne reduceres in-situ ændrer de form svarende til, at de rene kobberpartiklers overfladeenergier er anderledes end de oxiderede partiklers. Processen er reversibel, så længe reduktionen ikke påvirker zinkoxidsubstratet. Hvis det er tilfældet, sker der en spontan legeringsdannelse mellem kobberpartiklerne og zinken, hvorved kobberpartiklernes form ændres drastisk og irreversibelt. Processerne er blevet modelleret ved brug af Wulff konstruktionen og resultaterne er blevet underbygget ved in-situ EELS analyser. I et andet projekt er kryopræparationsteknik blevet brugt til at fremstille TEM prøver af vandige opslæmninger af bøhmit og malakit med henblik på at studere de første stadier af udfældningsprocesserne i fremstillingen af katalysatorsubstrater. Det er lykkedes at fremstille prøver, hvor de udfældede nanokrystaller er indlejret i en tynd film af amorf is, hvorved prøver har været brugbare til højopløsnings-kryoelektronmikroskopi.

Opbygningen af det nye 300 kV FEG transmissions elektronmikroskop på Risø blev startet i januar og mikroskopet blev godkendt i august. Det er dog senere opstået en række problemer i samspillet mellem mikroskopets interne computer og de eksterne computere, der styrer mikroskopet og det perifere analyseudstyr. Dette har bevirket, at mikroskopet indtil videre ikke har kunnet bruges over længere perioder. I de få brugbare perioder er mikroskopet blevet brugt til højopløsningsundersøgelser af oxiderede nanopartikler af jern og til strukturelle analyser af amorfe Mg-Cu-Y metallegeringer (E. Johnson, A. Johansen, S. Steenstrup, J.B. Wagner og C.R.F. Bahl i samarbejde med M.T. Levinsen, NBI, U. Dahmen, T. Radetic og J. Turner, National Center for Electron Microscopy, Berkeley, og S. Prokofjev og V. Zhilin, Chernogolovka, Rusland, P.L. Hansen, Haldor Topsøe A/S, J. Bilde-Sørensen, L. Theil Kuhn og U. Wolff, Afdelingen for Materialeforskning, Risø).

En stråle af antiprotoner med energier fra 1 til 60 keV er blevet gjort tilgængelig ved ASACUSA faciliteten på CERN-laboratorierne i Geneve. Her studeres det specifikke energitab (stoppeevnen) for disse partikler. Simpel teori forudsiger dette energitab til at være identisk for negative og positive partikler med samme hastighed og masse, og dermed for protoner og antiprotoner med samme hastighed. Vi finder imidlertid protonstoppeevnerne til at blive dobbelt så store som antiprotonernes. Dette kan forklares som en effekt af polarisation af targetatomerne (Barkas effekt). Størrelsen af forskellen mellem dE/dx for de to partikelarter er i god overensstemmelse med de nyeste teorier (H.H. Andersen i samarbejde med Institut for Fysik og Astronomi, Århus Universitet).

Gruppen har i 2002 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. Struktur og ledningsevne af nanokrystallinsk GaAs ved faseomdannelsen fra halvleder til metal er blevet forklaret ved en tokomponent-model. Egenskaberne af TbN er blevet målt op til 43 GPa og resultaterne sammenlignet med en teoretisk model for tilstandsligningen. Påstået krystallisation af en bestemt metalglas ved høje tryk er blevet afvist ved eksperimenter (J. Staun Olsen og S. Steenstrup).