Instituttet ledes af 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 (udtrådt pr. 11.12.2003), Jan Brinchmann Christensen, Thomas Antonsen, Rasmus Mackeprang (udtrådt pr. 24.11.2003), Toke Lund Hansen (indtrådt pr. 24.11.2003).

Jens Viggo Clausen (bestyrer), Per Kjærgaard Rasmussen (vicebestyrer), Jens Hjorth, Lisbeth Fogh Olsen, Karl Augustesen, Nils Michaelsen, Anders Johansen, Karina Kjær (udtrådt 26.6.2003), Henrik H. Andersen (indtrådt pr. 26.6.2003).

Aksel Walløe Hansen (bestyrer), Klaus Mosegaard (vicebestyrer), Steffen Bo Hansen, Line Plugman Jensen (udtrådt pr. 31.1.2003), Brian Riget Broe (indtrådt pr. 1.2.2003).

Andrew D. Jackson (bestyrer), Gudrun Hagemann (vicebestyrer), Hans Bøggild, Peter Hansen, Ulla Holm, Mogens Høgh Jensen, Mette Lund, Børge Svane Nielsen, Poul Olesen, Frederik Bundgaard, Søren Enemark, Trine Facius.

Finn Berg Rasmussen (bestyrer), Per Hedegård (vicebestyrer ), Alfred Jensen, Jan-Erik Revsbech.

Åke Nordlund (formand), Peter Ditlevsen, Karsten Flensberg, Peter Hansen, Mogens Høgh Jensen.

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, Niels Obers, Susanne Vennerstrøm.

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), Arne Lindahl (næstformand), Jens Viggo Clausen, Aksel Walløe Hansen, Andrew Jackson, Finn Berg Rasmussen, Bjarne Andresen, Fin Hansen, Erik Grønbæk Jacobsen, Inger Jensen, Randi Møller.

Instituttet ledes efter en særstyreordning godkendt af Undervisningsministeriet.

2003 er formelt det sidste år, hvor instituttet har en ministerielt godkendt særstatus, indført ved instituttets oprettelse for omkring 11 år siden. Da endvidere den nye universitetslov, som bl.a. medfører, at fremtidige institutledere ansættes og institutbestyrelsen nedlægges, formelt trådte i kraft 1. juli 2003, men reelt først implementeres i løbet af 2005, forventes det, at vores særstatus forlænges på en sådan måde, at overgangen til den ny lov bliver smidig, dog under skyldig hensyntagen til lovligheden.

Implementering af generationsskifteplanen har fortsat højeste prioritet i bestyrelsens arbejde. Grundet en ekstraordinær stor VIP-afgang i løbet af 2003 forårsaget af fakultetets tilbud om særligt gunstige fratrædelsesordninger, samt indførelse af en ny studiestruktur pr. 1. september 2004 har foranlediget en lettere justering i tidsplanen for generationsskifteopslagene i 2003-2004-2005, nemlig takten 3+3+0 i stedet for 2+2+2. Endvidere finansierer særbevillingen til Nano-Science Centret en fremrykkelse fra 2006 til 2004 af en rekrutteringsstilling til nanofysik.

Professorplanen er ligeledes under implementering, foreløbig med 2 professoratopslag i 2003-2004.

Formidlingsaktiviteten, hvor en medarbejder er ansat i fællesskab med fakultetet, har bevist sin levedygtighed. Det er derfor besluttet at styrke denne aktivitet via en samlokalisering med Dansk Rumforskningsinstituts tilsvarende gruppe i et fælles kontormiljø på Rockefeller Komplekset, hvor også opgaven med udarbejdelse af instituttets bidrag til Almanakken er blevet henlagt. En fast fuldtidsstilling som kommunikationsmedarbejder er under opslag og besættelse.

Arbejdet med opfølgning på Visionsudvalgets debatoplæg er fortsat og afsluttet ad to veje. Dels en formulering af vision og mission for instituttet, som nu er tilgængelig på instituttets hjemmeside. Dels en række på 14 praktiske forslag, som bestyrelsen behandlede på sit internatmøde i juni, og som nu er under implementering.

Der arbejdes med fornyelse af instituttets forskningsprofil på en række områder i 2003, mest markant for eksperimentel biofysik, hvor nye laboratoriefaciliteter er under indretning i Blegdamsvejmiljøet som opfølgning på rekruttering af to lektorer til området. Dette forventes også at have gunstig indflydelse på uddannelsesaktiviteten inden for biofysik. Nano-Science Centret ekspanderer fortsat, hvor opmærksomheden for tiden rettes mod at styrke biokomponenten, som tænkes etableret i nye laboratorier på 5. sal i D-fløjen på HCØ. Centrets aktiviteter forventes også styrket betydeligt i lyset af den kundemæssige succes, som nanoteknologiuddannelsen oplever, hvor en adgangsbegrænsning på 60 måtte effektueres i september 2003. Rockefellermiljøet er ligeledes under omstrukturering og styrkelse i forbindelse med den luft, som skabes ved udløbet af DCESS- og TAC-centrene. Dette åbner mulighed for indflytning af Planetcenteret i hovedbygningen, ligesom der arbejdes på at indflytte geodæsiforskningsgruppen fra Kort- og Matrikelstyrelsen til bygningen, formentlig i form af en fusionering med DRI i et nyt sektorforskningsinstitut med udvidet mandat.

Som opfølgning på ønsker udtrykt af en række medarbejdere på bestyrelsens besøgsrunde til forskergrupperne, samt i forbindelse med medarbejderudviklingssamtaler, er en sabbaticalordning indført, således at faste VIP-medarbejdere typisk hvert 7. år kan få undervisningsfri et halvt år med fuld løn, eller et fuldt år med halv løn, oftest i forbindelse med forskningsophold ved udenlandske forskningsinstitutioner. Som et led i udviklingen af nye rammer for dialogen med ledelsen har gruppen af faste videnskabelige medarbejdere etableret en serie af såkaldte "Faculty meetings" to gange pr. semester, hvor emner af fælles interesse for denne medarbejdergruppe tages op, tilrettelagt af en gruppe på tre personer, en fra hvert af de geografiske miljøer.

På det administrative plan er institutadministratorstillingen besat med en medarbejder, som skal virke som ressourceperson for HK-personalet samt løfte rækken af nye opgaver, som omstillingen til den nye universitetslov vil påføre instituttet. Udvikling af værktøjer til økonomistyring har fortsat høj prioritet, hvor der stiles mod fremover at arbejde med 3-årige budgethorisonter i forbindelse med indførelse af totalbudgettering. Omstruktureringen af Rockefellermiljøet følges med en tilsvarende omstrukturering af sekretariatsbetjeningen.

De første skridt er taget til oprettelse af et nyt studiekontor i vandrehallen på HCØ, fælles for fysik, kemi og matematikfagene. Kontoret skal betjene studienævn, undervisningsudvalg og ph.d.-udvalg. Det er målsætningen, udover stordriftsfordele, at kunne tilbyde de studerende en markant forbedret service.

Medarbejderne tilknyttet den tekniske infrastruktur gennemførte et internatmøde på Møn, hvor også deltagere fra DRI’s tilsvarende funktioner var repræsenteret. Drøftelserne følges op på flere måder, for eksempel i form af fælles efteruddannelse og indførelse af fælles software. En ny aktivitet med særlige perspektiver er det såkaldte GRID-projekt. Her er instituttet er gået sammen med fakultetet om at samfinansiere ansættelse af en fast medarbejder, som sammen med projektansat personale er ved at danne en gruppe i Blegdamsvej-miljøet. GRID er et internationalt projekt, som forventes at danne basis for udvikling af afløseren af World Wide Web.

Gennem medlemskab af European Southern Observatory (ESO), European Space Agency (ESA) og Nordic Optical Telescope Scientific Association (NOTSA) har danske astronomer adgang til enestående observationsfaciliteter på jorden og i rummet. Hertil kommer KU's 1.5 m teleskop ved ESO i Chile, Carlsberg meridiankredsen (CAMC) på La Palma, samt Brorfelde Schmidt Teleskopet. Udnyttelsen af 1.5 m teleskopet ved ESO og Nordisk Optisk Teleskop (NOT) på La Palma finansieres af SNF's Instrumentcenter for Jordbaseret Astronomisk Forskning (IJAF). Organisation og udvikling varetages af staben på Astronomisk Observatorium.

En af hovedaktiviteterne i 2003 har været deltagelse i X-shooter projektet, en planlagt 2. generationsspektrograf til ESO's Very Large Telescope (VLT). Instrumentet vil gøre det muligt at dække et meget bredt bølgelængdeområde i én observation. AO er partner i et konsortium, hvor også ESO samt hollandske, italienske og franske institutter deltager. Der er gennemført et "feasibility study", og ESO har nu besluttet, at instrumentet skal bygges af konsortiet. Det danske bidrag omfatter den videnskabelige definitionen af instrumentet, bygning af den overordnede mekaniske struktur og en af spektrografarmene, samt den elektronisk styring af de mekaniske funktioner. X-shooter forventes færdig i 2007.

En anden vigtig aktivitet er udvikling af detektorsystemer, hvor der er gjort gode fremskridt i fremstillingen af en ny generations styreelektronik hertil. Det etablerede samarbejde med Astrophysicalishes Institut Potsdam, Tyskland, og Yunnan Astronomical Observatory, Kina, er fortsat.

Endnu en væsentlig aktivitet er bygning af udstyr til NOT. Der er bl.a. foretaget opgradering af standby kameraet og ALFOSC-instrumentet, og et nyt CCD-kamera til spektrografen FIES er leveret.

Som led i en samarbejdsaftale med Tyrkiet er bygningen af et instrument til såvel direkte som spektroskopiske observationer nært afsluttet. Der er indgået en samarbejdskontrakt med Indian Institute of Astrophysics, Bangalore, Indien om en ny type autoguider til et teleskop i Ladakh. Den vil være færdig medio 2004.

I et specialeprojekt udført i samarbejde med Dansk Rumforskningsinstitut, er der foretaget en karakterisering af coatede multi-lagspejle til High Energy Focusing Telescope og et designstudie af højenergi-spejle til ESA's planlagte røntgenmission XEUS.

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

Endelig er udviklingen af det i 2002 annoncerede danske virtuelle observatorium "Urania Astrophysical Virtual Observatory" fortsat (J. Andersen, K. Augustesen, J.V. Clausen, L. Helmer, J. Hjorth, A.H. Jensen, J. Klougart, H.H. Larsen, K.K. Madsen, S.Aa. Madsen, N. Michaelsen, P. Nørregaard, K. Pedersen, K. Pileman, P.K. Rasmussen, A.N. Sørensen).

Nogle kosmologiske processer er mere komplicerede end beskrevet ved standard kosmologiscenariet. Ved at tage hensyn til nye "manglende" parametre afledes et revideret sæt af standard-kosmologiparametrene for at fremtvinge en bedste tilpasning af observationelle data. Det er blevet påvist, at en mere kompliceret model for rekombinationsfasen med nogle få nye parametre giver en bedre overensstemmelse med observationerne.

Der er udviklet en ny metode til at fjerne forgrundskilder og den galaktiske komponent i observerede kort over den kosmiske baggrundsstråling (CMB). Hensigten er her at skabe et sandt himmelkort af den kosmiske baggrundsstråling. Metoden bygger på den forudsætning, at faserne af den underliggende baggrundsstråling ikke er korreleret med faserne af forgrundskilderne. Desuden er der udviklet en ny metode til såkaldt pixelization af CMB-kort, og den tilsvarende computerkode er klargjort og stillet til rådighed internationalt.

En skelsættende begivenhed fandt sted den 29. marts 2003, hvor satellitten HETE-2 opfangede et meget kraftigt glimt af gammastråling i stjernebilledet Leo. Glimtet varede mindre end et minut og udsendte i denne korte periode mere gammastråling end hele resten af universet. I den optiske del af spektret udsendtes en kraftig efterglød, som hurtigt døde ud. Observationer med ESO's VLT afslørede imidlertid, at der blev en ny lyskilde tilbage, efter at lyset fra gammaglimtet var døet ud. Denne nye lyskilde viste sig at være en hypernova, en ekstrem lysstærk og sjældent forekommende slags supernova. For første gang er det dermed påvist, at et voldsomt gammaglimt opstår i forbindelse med en supernovaeksplosion. For at underbygge dette synspunkt er der gennemført en detaljeret analyse af absorption i den lavenergiske del af røntgeneftergløden fra gammaglimt observeret med Chandra og XMM-Newton røntgenteleskoperne. Den har vist, at gamma-glimt forekommer i omgivelser, der ligner stjernedannende områder i Mælkevejen, og dette støtter ideen om, at gammaglimt udsendes fra tunge, døende stjerner. Endvidere viser studiet af galakser med stor rødforskydning, og som samtidig udsender kraftig stråling i Lyman-alfa spektrallinjen, at disse galakser hyppigere end andre galakser er gammaglimt galakser. Dette tyder ligeledes på at galakser med stor stjernedannelse er gammaglimtgalakser.

Også i indeværende år er er der lagt meget arbejde i studiet af galaksehobe og -grupper. I forbindelse med opfølgningen af ESO Imaging Survey galaksehobe er detaljerede undersøgelser af en nyfunden galaksehob med rødforskydning z=1.3 fortsat. Det viser sig, at galakserne oftere end ved lavere rødforskydninger udviser emissionslinjer, samt at galakser med egentlige ellipsespektre er sjældne. I forbindelse med galaksehobe med moderate rødforskydninger er der nu samlet materiale for ca. 50 galaksehobe, hvoraf de 35 er ved at blive analyseret. Selvom der for 33 af de 35 hobe er fundet en koncentration af galakser med ens rødforskydning, så har kun ca. halvdelen af hobene en population af galakser med ens farve, hvilket ellers er normalt i galaksehobe. Galakserne med ens farver er tidlig type galakser, og det er endnu uklart, hvorfor de her studerede galakser ikke udviser dette hob-karakteristika.

Gravitationelle linsestudier af et sæt galaksehobe har afsløret tre nye massekoncentrationer med meget ringe optisk lysudsendelse. Analyse af røntgenobservationer af disse "mørke hobe" viser, at de også kun udsender meget lidt røntgenstråling. En af dem er det første kendte eksempel på en koncentration af "mørkt stof" associeret med en nær, kendt galaksehob.

Ved anvendelse af dybe (XMM-Newton) røntgendata for to galaksegrupper er røntgengassen i sådanne systemer blevet kortlagt ud til betydeligt større radier end hidtil. Resultaterne viser, at gassen udgør en større brøkdel af den samlede masse end hidtil fundet i typiske grupper, og at gassens entropi afslører tilstedeværelsen af betydelige mængder ikke-gravitationel opvarmning, f.eks. fra supernovaer.

Udforskningen af enkeltgalakser har koncentreret sig om røntgenobservationer, bl.a. med den amerikanske satellit Chandra. Diffus røntgenemission er blevet detekteret i en dværggalakse, den hidtil fjerneste for hvilken dette er rapporteret. Sammenlignende studier af røntgenemission fra aktive dværggalakser viser, at deres stjernedannelses-aktivitet styrer røntgenegenskaberne for disse objekter. I tilknytning til studiet af enkeltgalakser er der udført beregninger af røntgen-emissionen fra Mælkevejslignende galakser baseret på hydrodynamiske simulationer af galaksedannelse. Resultater viser, at emissionen vokser med en størrelsesorden ud til en rødforskydning på ca. 1 og er i overensstemmelse med data for spiralgalakser fra meget dybe røntgenobservationer.

Analysen af fotometriske og spektroskopiske observationer fra bl.a. ESO's VLT og 1.5 m teleskopet for dobbeltstjerner i de Magellanske Skyer er fortsat. Vigtige resultater er nøjagtige bestemmelser af afstanden til den Store Magellanske Sky ud fra to systemer, samt bestemmelser af deres komponenters dimensioner og indhold af helium og tungere grundstoffer (J.V. Clausen, J. Fynbo, D.F. Gregor, J. Hansen, L. Hansen, J. Hjorth, T. Haugbølle, P. Jakobsson, H.E. Jørgensen, P. Naselsky, I. Novikov, L.F. Olsen, H. Pedersen, K. Pedersen, J. Rasmussen, P.K. Rasmussen, S. Toft).

Mælkevejen er en prototype på de spiralgalakser, vi observerer overalt i universet. Vor placering midt i Mælkevejens skive giver en enestående mulighed for, gennem en detaljeret analyse af enkeltstjerner og gasskyer, at opnå en dybtgående forståelse af de fysiske processer ved galaksers dannelse og udvikling.

Gennem mange års observationer er der opnået et komplet materiale til belysning af den kemiske og dynamiske udvikling af stjernerne i Solens omegn. Aldre, metalindhold, hastigheder, dobbeltstjerne-frekvens og galaktiske baner for ca. 15.000 F- og G-stjerner inden for 125 lysår fra Solen er bestemt ved nye observationer på ca. 1000 nætter ved 1.5 m teleskopet i Chile og ved nordlige teleskoper. En første analyse er afsluttet og publikation indsendt i 2003; resultaterne viser, at traditionelle simple modeller for Mælkevejens udvikling må opgives.

Den detaljerede kemiske sammensætning af de allerældste stjerner i Mælkevejen giver vigtige oplysninger om Mælkevejens dannelse og naturen af de første typer stjerner i universet. Resultater fra et stort observationsprogram med ESO's VLT har givet helt ny indsigt i bl.a. opbygningen af de første tunge grundstoffer. Nye laboratoriemålinger i Lund af atomare parametre for nogle af disse grundstoffer er publiceret i 2003 som led i projektet.

Nøjagtig nærinfrarød fotometri fra 2MASS-projektet er kalibreret ved hjælp af M-stjerner af sen type og udnyttet til en detaljeret, 3D-kortlægning af det lokale interstellare mediums fordeling over hele himlen inden for nogle få tusind lysårs afstand.

I samarbejde mellem CAMC på La Palma og Brorfelde Schmidt Teleskopet gennemføres et projekt til bestemmelse af nøjagtige positioner for svage stjerner på hele den nordlige himmel til brug for studier af Mælkevejen. Ved CAMC er over 80% af projektet nu gennemført, og i 2003 publiceredes "Carlsberg Meridian Catalogue Vol. 13" med positioner og lysstyrker for 36.2 millioner stjerner. I Brorfelde er ca. 16.000 felter nu dækket - ca. 97% af samtlige observationer.

Næste store gennembrud i studiet af Mælkevejens struktur og udvikling forventes opnået med ESA's satellitprojekt GAIA, som planlægges til opsendelse i 2012. Der bidrages til flere sider af projektet, herunder overordnet planlægning, forberedelse af den krævende datareduktion, definition af fotometriske systemer og anvendelse af fotometriske målinger til bestemmelse af astrofysiske parametre (J. Andersen, K. Augustesen, O.H. Einicke, L. Helmer, J. Holmberg, E. Høg, C. Fabricius, J. Knude, B. Nordström, E.H. Olsen).

Stjerner er hovedkomponenten af den synlige del af galakserne, og deres lys bærer derved en væsentlig del af den tilgængelige information om universets historie. For at kunne fortolke denne information er solidt kendskab til stjernernes struktur, dannelse og udvikling nødvendig.

Stjernerne begynder deres liv i en kontraherende sky af gas og støv - en molekylsky. Den første systematiske kortlægning af afstandene til de kendte molekylskyer er gennemført, og herved får man ikke alene et billede af skyernes fordeling og størrelse, men også konsistent information om f.eks. lysstyrker og farver af de gasmasser i skyerne, der er ved at blive til stjerner eller stjernehobe. Den videre dynamiske udvikling af stjernehobe er også studeret.

Måske halvdelen af alle stjerner fødes i multiple systemer, hvor to eller flere stjerner kredser om hinanden. Studiet af sådanne systemer giver os vigtig information, som ikke umiddelbart kan opnås ved studium af enkeltstjerner. Hovedtemaet i et omfattende studie af dobbeltstjerner er detaljeret kontrol af teoretiske modeller for normale stjerners udvikling. Projektet er centreret om soltypedobbeltstjerner, hvor et større antal nyopdagede systemer er under analyse. Det omfatter også systemer med tunge komponenter og dobbeltstjerner, der er medlemmer af stjernehobe og derved er særligt velegnede til udviklingsstudier. Endvidere er der afsluttet et studie af en meget ung dobbeltstjerne, omgivet af de oprindelige gas- og støvskyer, hvis struktur på meget lille skala er kortlagt.

Hvis en stjerne ikke er alt for fattig på tunge grundstoffer, vil der rundt om den nydannede stjerne dannes en skive af støv og gas, hvori planeter kan skabes. Siden 1995 er mere end 100 ekstrasolare planeter fundet. Gennem intensive observationer fra de danske kikkerter ved ESO er der deltaget i efterforskningen og karakteriseringen af sådanne planeter omkring andre stjerner. Som et naturligt biprodukt af denne forskning er der samtidig opnået detaljeret information om lys- og aktivitets-variationen af sollignende stjerner og om strukturen af fotosfæren og kromosfæren af kæmpestjerner.

Inden for udforskningen af Solsystemet er studier af asteroider, herunder de såkaldte Near Earth Objects, fortsat. I forbindelse hermed er der deltaget i forstudier til et foreslået rumprojekt, Bering satellitten (J. Andersen, B. Aringer, A. Borysow, J.V. Clausen, B.E. Helt, U.G. Jørgensen, R. Michelsen, B. Nordström, E.H. Olsen, T. Tauris).

Numerisk astrofysik ved AO er et meget aktivt forskningsfelt, som omfatter teoretiske studier inden for flere grene af faget. Fra 2003 foreligger publicerede arbejder om strukturfunktioner (statistiske "fingeraftryk" af turbulens) i de stjernedannende molekyleskyer Taurus og Perseus, støvindfangende hvirvler i protoplanetariske skiver, dannelse af magnetfelter i turbulente plasmaer, magnetisme i A-stjerner og i Betelgeuse, forholdet mellem svingninger og magnetisme i roAp-stjerner, opvarmning af solens korona, dannelsen af små solpletter, samt kilder til og udbredelse og asymmetri af akustiske og magnet-akustiske svingninger i solen og andre stjerner.

Blandt igangværende projekter er udviklinger af computerkoder til numerisk relativitetsteori, Laguna-Shoemaker formulering af Einstein-ligningerne, studier af elektrisk ladede, ikke-roterende (Reissner-Nordström) sorte huller under påvirkning af indfaldende stråling samt videreudvikling af en numerisk kode til studier af relativistiske, ladede partiklers bevægelser i kollisionsløse plasmaer. Denne vil gøre det muligt at studere og afprøve teorier for partikelacceleration i fx de shocks, som forårsager den såkaldte efterglød fra gamma-glimt (L. Bigot, S.B.F. Dorch, K. Galsgaard, J. Hansen, T. Haugbølle, C.B. Hededal, A. Johansen, A. Lopez-Merino, Å. Nordlund).

Der er foretaget beregninger til udgivelse af dansk almanak "Almanak, Skrive- og Rejsekalender for det år efter Kristi fødsel 2004", "Færøsk Almanak 2004" og "Grønlandsk Almanak 2004". Endvidere er der udført en række særlige beregningsopgaver for offentlige myndigheder mv., herunder "Sunrise/Sunset Tables for Selected Stations in Greenland and on the Faroe Islands 2004, Luftfartsinformationstjenesten" (O.H. Einicke).

Ved Geofysisk Afdeling er udforskningen af Jordens klima et centralt et centralt emne. Ofte vil man angribe problemerne ud fra en generel og global synsvinkel. Der kan både være tale om teoretiske projekter og feltbaserede studier. Nedenfor fortælles om en række forskellige projekter, der søger at afdække klimaet dets egenskaber.

Men først en generel bemærkning: med afslutningen af North GRIP-boreprojektet på indlandsisen eksisterer der nu 5 dybdekerner fra indlandsisen i Grønland. Ved at sammenholde dateringen af Dye 3, GRIP og North GRIP-kernen er hermed tilvejebragt et enestående paleoklimatisk arkiv til brug ved fremtidige studier af klimavariabilitet og klimaforandringer.

I de senere år har udforskningen af klimaet i Nordatlantregionen fokuseret på den såkaldte Nordatlantiske Oscillation NAO, som udtrykker, at overfladetrykket i subtropiske og polare egne i Atlantregionen svinger mere eller mindre regelmæssigt mellem to ydertilstande. Dette vejr-/klimafænomen er studeret fra flere vinkler.

Tidsforløbet af NAO er studeret igennem undersøgelser af ilt-isotoper i grønlandske iskerner. Målet er at bruge de lange tidsserier fra iskernerne til at reetablere et indeks for NAO langt tilbage i tiden. Analyser af to lange tidsserier af atmosfæretryk i Spanien har bidraget til en forbedring af NAO-indekset for perioden 1821 til 1856. Udsving i NAO forbindes ofte med typiske ændringer i temperaturerne i henholdsvis Grønland og Vesteuropa. Rekonstruktioner af NAO tilbage i tiden burde derfor kunne gøres på basis af de noget længere temperaturserier fra området. Men i en analyse af vinter-anomalierne for vinteren 1983/84 dokumenteres det, at vestenvinde over Vesteuropa overraskende er forbundet med negative temperaturanomalier samme sted (B. Vinther, K.K. Andersen, S.J. Johnsen, A.W. Hansen, H.B. Clausen, H. Storch, P. Jones,. T. Schmidt).

Ved benyttelse af en to-zonehemisfærisk model er forholdet mellem klimaets stabilitet og sensitivitet blevet undersøgt. Hovedresultatet er, at en ventilationsfeedback, som er negativ (dvs. stabiliserende) mht. stabilitet, enten kan være positiv eller negativ (dvs. virke forstærkende eller svækkende på en forcering) i relation til sensitiviteten. Dette afhænger af breddegradsfordelingen af overfladeforceringen. Med den estimerede fordeling af forceringen som følge af en CO2-fordobling er ventilationsfeedback’en i ligevægt stærkt positiv (J.R. Bates).

GCM-eksperimenter på en vandplanet, hvori is-albedo-feedback'en og en specificeret oceanvarmetransport er inkluderet, bliver udført for videre at undersøge klimastabilitet og -sensitivitet. Især fokuseres der på årsagerne til den polare forstærkning af opvarmningen fra en CO²-fordobling (V.A. Alexeev, P.L. Langen).

Den 17.7. 2003 lykkedes det efter 7 års arbejde at nå bunden af indlandsisen ved NordGRIP-iskerneboringen i Nordgrønland (75 N, 42 W). Iskernen, som er 3.085 m lang, er den længste iskerne som er boret i Grønland. I modsætning til de eksisterende Grønlandske iskerner menes NordGRIP-iskernen at udgøre en uforstyrret kontinuert profil af årlag hele vejen til bunden, hvor isen har en alder på omkring 120.000 år. Iskernen dækker dermed hele den sidste istid samt overgangen fra den forrige mellemistid, Eem, til den sidste istid.

Der viste sig at være smeltning under iskappen ved NordGRIP, og efter at den sidste iskerne blev boret, strømmede der subglacialt vand 45 m op i borehullet. Det lykkedes at få en frossen prøve af det subglaciale vand op med boret, som kan analyseres for at undersøge, om der eventuelt skulle være liv under isen.

En væsentlig årsag til at det lykkedes at bore de sidste 80 m is ved bunden af NordGRIP, som ellers har forvoldt en del vanskeligheder i de sidste tre boresæsoner, er at der blev gennemført et stort udviklingsarbejde omkring boring i varm is. Flere eksperimenter blev udført i tæt samarbejde med EPICA’s borehold (se nedenfor). Resultaterne var ret entydige idet ingen af de mekaniske tiltag, så som nye borehoveder etc. kunne klare problemerne. Der var indgået aftale med Ohio State University om anvendelse af deres termobor ved NordGRIP-lejren i 2003. Dette termobor skulle anvendes, hvis det viste sig, at det ikke var muligt at bore de sidste 80 m is op med vort elektromekaniske bor. I sidste ende virkede termoboret dog ikke, mens boring gik glat i den varme is ved brug af en fortyndet ethanolblanding i bunden af borehullet.

Ud over selve iskerneboringen var der i sommeren 2003 associerede projekter ved NordGRIP-lejren som omhandlede temperatur-, optiske og akustiske målinger i borehullet, indsamling af mikrometeoritter i den øverste sne, og test af avanceret radarudstyr monteret på en fjernstyret rover.

Det videnskabelige arbejde på NordGRIP-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, S. Sheldon).

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 absolutdatering af iskerner. Et samarbejde er indledt med AMS 14C Daterings Laboratoriet ved Aarhus Universitet om måling af brintisotoper i små isprøver (S.J. Johnsen, J.P. Steffensen, D. Dahl-Jensen, H.B. Clausen).

Denne 5-årige bevilling fra Carlsberg 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. På nuværende tidspunkt foreligger alt datamaterialet fra isotop- og kemimålinger fra dybdeintervallet 1.400-2.930 m på bearbejdet og tilgængelig form. I 2003 har gruppen i høj grad arbejdet med dateringen af transitionen, det vil sige afslutningen af sidste istid. Perioden er dateret såvel ud fra tællinger af årlag i de kemiske målinger som ud fra statistisk behandling af de registrerede synlige lag i isen. Der arbejdes nu med en matematisk optimering af de kemiske måleserier til identifikation af årlag i den ældre is. Et godt bud på årlagstykkelserne gennem det meste af iskernen fås allerede ud fra de synlige lag i isen, samt iltisotopmålingerne. Der arbejdes derudover med udvikling af måleudstyr til at måle årstidsvariationer i høj dybdeopløsning, således at man kan identificere årlagene i hele kernen. I samarbejde med kolleger fra Island og UK arbejdes der med opsamling og analyse af vulkansk aske fra iskernerne (S.J. Johnsen, J.P. Steffensen, D. Dahl-Jensen, H.B. Clausen, A. Svensson, K.K. Andersen).

Dette EU- og nationalt støttede europæiske dybdeboringsprojekt omfatter to boringer i Østantarktis. Ved Dome C var boringen nået til knap 3.200 m i slutningen af 2002/2003-sæsonen. En ph.d.-studerende, Karen Guldbæk Schmidt, deltog i boringen. Ved Station Kohnen i Dronning Maud Land (DML) er boringen nået til omkring 1.600 meters dybde. I sæsonen 2003/2004 er der ingen boring ved Dome C, da der optræder problemer med varm is svarende til NordGRIP. Simon Sheldon deltager fra KU i boringen i DML. Det internationalt koordinerede analysearbejde på iskernerne foregår løbende (H.B. Clausen, S.B. Hansen, D. Dahl-Jensen, P. Iversen, S.J. Johnsen S. Sheldon og J.P. Steffensen).

Klimakurverne for de seneste 8.000 år fra Dye 3, GRIP og NGRIP boringerne er blevet underkastet statistiske analyser for at identificere de primære tidsskalaer for holocæn klimavariabilitet. Kun en del af variationerne foregår ens for alle tre kerner, hvorimod andre ændringer viser regionale forskelle henover Grønland (S.A. Venegas og K.K. Andersen).

Simuleringer med en ny global klimamodel udviser tusindårig intern variabilitet i den termohaline cirkulation og Nordatlantiske dybvandsdannelse, som giver en god overensstemmelse med fortolkninger af iskernedata fra Grønland og Antarktis og sedimentkerner fra Nordatlanten. Andre simuleringer med modellen viser, at opvarmnings/afkølings-cykler i det indre af oceanet kan forklare koblingen mellem Heinrich- og Dansgaard-Oeschgerbegivenheder (G. Shaffer, S. Olsen, C. Bjerrum).

Tolv års strømmålinger i dybhavet og på den kontinentale shelf/skrænt ud for Chile (30^oS) og simuleringer med numeriske modeller viser en stærk kontrol af strøm og havoverfladeanomalier af begivenheder i det ækvatorielle Stillehav som Madden-Julian Oscillationen og El Niño-fænomenet (G. Shaffer, H. Hundahl, S. Hormazabal, O. Pizarro, og O. Leth).

Direkte observationer af hydrografien og strømninger fra bøjer udlagt over Grønland-Skotland Ryggen og skibe viser, at udstrømningen af det kolde bundvand bliver begrænset af den lokale topografi, og modelberegninger kan bruges til at vurdere transporterne. En sådan simpel modelberegning viste, at de største effekter af formindsket dybvandsdannelse i Det Arktiske Ocean og De Nordiske Have kan forventes i Danmarksstrædet, hvorimod kun en mindre reduktion finder sted i Færø-Bank-Kanalen. Indsamlede data og eksperimenter med en numerisk cirkulationsmodel viser desuden, at mindre hvirvler bidrager kraftigt til vandudvekslingen over de mest lavvandede dele af ryggen (D. Quadfasel, S. Wilkenskjeld).

Vertikal konvektion og dybtvanddannelse i det centrale Grønlandshav er undersøgt ud fra målte temperatur- og saltprofiler samt den horisontale cirkulation i overfladen og i 1.000 meters dybde. Beregninger viser, at halvdelen af den sæsonale variation kan forklares via fluks fra atmosfæren, mens den anden halvdel er bragt ind i Grønlandshavet via mesoskala hvirvler i havet (D. Quadfasel, L. Laugesen).

Data indsamlet fra bøjer og skibe nordvest for Australien dokumenterer, at de maksimale havniveau-anomalier i maj måned skyldes ændringer i havcirkulationen under monsunsæsonen og viser, at blanding pga. tidevandsbevægelser bidrager signifikant til vandstandsfluktuationerne (M.-B. Kronborg, D. Quadfasel).

Arbejdet med brugbare satellit-algoritmer til bestemmelse af relevante havparametere er fortsat. Dette arbejde har involveret udvikling af et helt nyt instrumentkoncept, brug af nye feltdata samt udvikling af flere nye løsningsmetoder af strålingsligningen. Nyudviklede satellit-algoritmer spænder fra de rent empiriske til de komplicerede teoretiske, som ikke lader sig validere, så forskningsindsatsen her på stedet har rettet sig mod forholdsvis simple teoretisk udviklede algoritmer, der kan valideres med eksisterende instrumenter. Det såkaldt direkte problem er dermed tæt på at blive løst i delvis modsætning til det inverse problem, hvor spektraldata inverteres til koncentration af fytoplankton, andet svæv og opløste stoffer i havet. Det skyldes både mangel på data samt specielt, at svævet i havet varierer voldsomt i tid, rum, sammensætning og koncentration. Indledende forsøg er gjort på inverteringen af strålingsdata med tilfredsstillende resultat, og den aktivitet vil blive søgt fortsat.

Kuglefunktionsmodeller for tyngdefeltet er bestemt udfra data fra den tyske CHAMP-satellit ved benyttelse at energi-bevarelsesmetoden. Der er kun benyttet 1 måneds data i en periode med høj solaktivitet, så bestemmelsen vil snarest blive gentaget med data fra en længere periode og med lavere solaktivitet.

Metoder til processering af gradiometer-data for ESA's GOCE-satellit er blevet videreudviklet og testet i samarbejde med F. Sansò, M. Regguzoni, D. Arabelos, R. Koop, H.Boumann. Arbejdet videreføres inden for "European GOCE Gravity Consortium".

Som forberedelse til kalibrering af ESA's CRYOSAT satellit er altimeterdata fra ENVISAT over havis blevet analyseret.

Den tidsmæssige variation af GPS-bestemte koordinater for en række punkter i Danmark og Grønland er blevet analyseret og sammenlignet med globale modeller for pladebevægelser.

Endvidere er foretaget undersøgelse af tyngdebestemmelse ud fra altimeter-data i kystnære områder ved benyttelse af tyngdedata på land (C.C. Tscherning, Kort og Matrikelstyrelsen: O. Andersen, P. Knudsen, E. Howe, L. Stenseng, H. Skourup, S. Abbas Khan, P. Knudsen).

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

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

For Mars/Mössbauer-gruppen har arbejdet i 2003 været fokuseret på NASA's "2003 Mars Exploration Rovers", idet instrumenter på roverne er blevet integreret i månederne inden opsendelserne. Den første af de to rovere, Spirit, er landet i Gusev-krateret på Mars i fuldt operationel stand 4.1.2004. De første billeder af støv opsamlet på centerets magneter er kommet hjem.

Gruppen er i 2003 blevet inviteret til deltagelse i NASA's scout-mission til Mars i 2007: Phoenix. Missionen bygger på dele fra NASA's 2001 Mars Surveyor-mission og har Mars' nordlige polare egne som mål. Såfremt det lykkes at finansiere en sådan deltagelse vil gruppen levere ekspertise i kameraer, støv, magnetiske mineraler, og UV-stråling. Herudover kan vi bidrage med instrumenter til missionens mikroskop, til en analyseovn og til kameraets kalibreringstarget (P. Bertelsen, C.S. Binau, 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).

Der er arbejdet med modeller for iskappen på Mars' nordpol for at beregne iskappens alder og afklare 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 samarbejdes med JPL, NASA om test og modeller for udvikling af et isbor til Mars og Europa (D. Dahl-Jensen, C.S. Hvidberg, C. Tilsted Mogensen, K. Guldbæk Schmidt).

Der er gennemført en analyse af Mars' indre struktur, beskrevet ved elastiske parametre, densitetsfordeling og dæmpningsfordeling. Undersøgelsen er baseret på de meget sparsomme data, der er tilgængelige for Mars: inertimoment, middeldensitet, Love-tal, tide-dissipationsfaktor og middelradius (A. Khan, K. Mosegaard, M. Wieczorek (IPGP, Paris), P. Lognonné (IPGP, Paris).

Udvikling af geostatistiske metoder til bestemmelse af undergrundens egenskaber ud fra borehulsdata og geofysiske data (T. Mejer Hansen, K. Mosegaard (i samarbejde med Mærsk Olie & Gas).

Under North GRIP feltsæsonen i 2003 blev der i samarbejde med Paris Universitet Syd og Venedigs Universitet taget en række detaljerede prøver dækkende de sidste års nedbør. Prøverne vil blive analyseret for bl.a. iridium med det formål at undersøge den mikrometeoritiske flux fra Leoniderne og Persiderne (C.U. Hammer, H.B. Clausen).

Aktiviteterne omkring Ørstedsatellitten har været koncentreret omkring optimering af kalibrering af magnetometer og interkalibrering med stjernekamera ud fra et synspunkt, hvor man udnytter et nøje kendskab til instrumenteringen. En analysemetode til at evaluere egenstøj på de resulterende magnetiske vektordata er udviklet: gradientmetoden. Endvidere er analyseret den elektroniske interferens mellem skalar- og vektormagnetometer, hvor det viser sig, at in-flightkalibrering af det sidste ikke sikrer data, som er bedre end ca. 5 nT, hvor afprøvninger før opsendelsen gav forventning om ca. 1 nT. Gruppen har således kortlagt og analyseret de væsentlige design-, konstruktionsfejl i Ørstedsystemet. Erfaringerne vil indgå i design af fremtidige satellitsystemer (T. Risbo, P. Brauer, J. Jørgensen, J.M.G. Merayo, O.V. Nielsen, F. Primdahl).

Er atomerne virkelige? Kvantemekanikken blev skabt ved at underkaste den klassiske fysik variable kvantiseringsbetingelser, som indeholdt Plancks konstant. Formalismen blev interpreteret ved sandsynligheder for tilfældige resultater af målinger, men spørgsmålet om hvor og hvordan bruddet med kausalitet finder sted, er forblevet kontroversielt. Undersøgelserne vedrører en analyse af teorien for ægte tilfældige begivenheder (klik i tællere) og frigør sig fra den indgroede forestilling, der er overtaget fra den klassiske fysik om partiklen som grund til klikket. Atomer og partikler som ting afsløres som fantasmer (indbildte ting). Nedstigningen i stoffets struktur standser ved det ægte tilfældige klik (O. Ulfbeck i samarbejde med Aa. 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 inden for standardmodellen er der en række aspekter, der ikke er tilfredsstillende forstået. Standardmodellen har på naturlig måde forenet de elektromagnetiske og de svage vekselvirkninger. Denne del af teorien kaldes Glashow-Weinberg-Salam (GWS) teorien. De stærke vekselvirkninger, der kaldes "Quantum Chromodynamics" (QCD) lever et delvist uafhængigt liv inden for standardmodellens rammer. Hvorfor er der disse to uafhængige dele? Man kunne forestille sig, at de blev forenet til 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 Diracoperator 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 højenergigruppens arbejde på NBI, og gruppen har ydet væsentlige bidrag til formuleringen af disse teorier. Af nyere udviklinger kan her nævnes studiet af dualitets-symmetrier. I strengteori giver dualitet mulighed for at forbinde tilsyneladende forskellige teorier. Inden for de seneste få år har strengteori gennemgået en rivende udvikling, som i udstrakt grad har sit udgangspunkt i netop disse dualitetsegenskaber. Generisk relaterer dualitet stærk kobling med svag kobling, og påstanden om eksakt dualitet er derfor fra begyndelsen et ikke-perturbativt udsagn. Ideen om en "større" forenende teori, kaldet M-teori, der har de kendte perturbative strengteorier indeholdt i sig i særlige grænser, har i denne sammenhæng vist sig at være utroligt frugtbar og har ført til en næsten eksplosiv aktivitet i feltet. Specielt har en forbløffende ækvivalens mellem M-teori, eller, i en vis grænse, 11-dimensional supergravitation med en helt specifik baggrundsmetrik på den ene side og en konform invariant, supersymmetrisk sædvanlig kvantefeltteori på den anden side ført til en hektisk aktivitet i de sidste par år. Baggrundsmetrikken må indeholde en såkaldt anti de Sitter (AdS) del, og kvantefeltteorien fremkommer mirakuløst på overfladen af dette AdS-rum. Der arbejdes på flere fronter på at forsøge at udvide denne ækvivalens til det ikke-konforme og ikke-supersymmetriske tilfælde. Hvis der kommer et afgørende gennembrud her, har strengteori fået en helt uventet direkte relevans for selve partikelfysikkens standardmodel.

Også inden for det sidste år har strengteori igen virket som katalysator for nye udviklinger inden for standardmodellen og kvantefeltteori generelt. Særligt skal her nævnes den for nyligt 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 supersymmetrisk kvantefeltteori og matrixteori. Gruppen på NBI har været aktivt involveret i begge udviklinger lige fra starten (J. Ambjørn, H.B. Nielsen, P. Olesen, P.H. Damgaard, N.A.J. Obers, langtidsgæster og ph.d.-stipendiater (specialestuderende ikke medregnet) i det forløbne år: N.E.J. Bjerrum-Bohr, A. Boyarsky, N. Drukker, J. Greensite, T. Harmark, R. Janik, J. Jurkiewicz, S. Kawamoto, C.F. Kristjansen, Yu. Makeenko, S. Nakamura, P. Orland, R. Pisarski, M. Silka, S. Sugimoto, J. Wheater).

En ide, som går tilbage til Demokrit, er, at stoffet kan være opbygget af nogle få uforanderlige bestanddele. De mest elementære stof-partikler, vi i dag kender, danner tre familier med hver to kvarker og to leptoner. Hertil kommer kraftfelternes kvanter: fotoner, gluoner, W- og Z-bosonerne, der binder kvarker og leptoner sammen til mere komplicerede systemer. For at studere elementarpartiklerne i ubundet tilstand kræves der ekstremt høje energitætheder, lig dem der var til stede i de første øjeblikke af universets historie.

Sådanne forhold er bekostelige at etablere, og i Europa har landene derfor skabt en fælles organisation, CERN, til formålet. Medarbejdere ved Niels Bohr Institutet har siden oprettelsen af CERN deltaget i det internationale samarbejde om eksperimenter i partikelfysik.

Gennem disse eksperimenter har man kunnet afprøve teorier for hvilke elementarpartikler, der eksisterer, og hvilke kræfter som virker mellem dem. En bestemt teori er fundet i så god overensstemmelse med eksperimenter, at den går under navnet "standardmodellen" (se Teoretisk Partikelfysik). En afgørende ingrediens i teorien, den såkaldte Higgs-partikel, er dog endnu ikke blevet observeret eksperimentelt.

Det er et åbent spørgsmål, om man med standardmodellen er nået til enden af stoffets sønderdeling, eller om fremtidige eksperimenter vil afsløre helt nye fænomener. Sandsynligheden taler for det sidste, da standardmodellen mangler en forklaring på, hvorfor de kendte elementarpartikler har deres respektive masser, hvorfor der netop er tre familier, hvorfor alle kræfter synes at konvergere til en fælles styrke ved meget høje temperaturer og endelig hvordan gravitationskraften kan inkluderes i teorien. Det forventes, at svaret på nogle af disse spørgsmål samtidigt vil rumme svaret på mysteriet om de enorme mængder af "mørkt stof" i universet.

Niels Bohr Institutets deltagelse i disse undersøgelser angår blandt andet elektron-positionkollisioner i LEP-acceleratoren ved CERN. Denne accelerator blev lukket i 2001, men der arbejdes stadig med 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, er der en god chance for at besvare nogle af de åbne spørgsmål. Det er her nødvendigt at lade intense protonbundter støde sammen 40 millioner gange i sekundet, hvilket giver store udfordringer til det eksperimentelle apparatur, og ikke mindst til den elektroniske behandling af apparaturets millionvise af måleenheder. Det er i dette område, at NBI bidrager til udvikling og konstruktion af udstyr og software.

Man har bl.a. indset, at anstrengelserne for at skaffe tilstrækkeligt med regnekraft til LHC-eksperimenterne kunne føre til nye udviklinger af samme vidtrækkende betydning for samfundet som World Wide Web. En sådan udvikling er det såkaldte GRID, et globalt netværk af computer-ressourcer, der tilvejebringer tjenester til forbrugerne på en lignende gennemsigtig måde som elnettet tilvejebringer strøm. 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 eksperiment ved DESY, et stort accelerator-anlæg i Hamburg. Her undersøges reaktioner mellem en proton med høj energi og en atomkerne. De spørgsmål, som herved kan besvares, er værdifulde for forståelsen af tung-ion eksperimenterne (se afsnittet om Højenergitungionfysik) (J.D. Hansen, J.R. Hansen, M. Dam, P.H. Hansen, B.S. Nilsson, R. Murasan, J.L. Nielsen, A. Wäänänen, A.C. Kraan, T. Kittelmann, E. Lytken).

Teoretisk kernefysik søger mod en forståelse af kernestoffet. Ved Niels Bohr Institutet studeres teoretisk de mest forskellige påvirkninger af kernestoffet, som kan opnås med moderne eksperimentel teknik. På den ene yderside findes specifikke kvantetilstande eksiteret ud fra grundtilstanden, og på den anden kernestof under betydelig kompression og voldsom opvarmning. Eksiterede kvantetilstande findes i det indre af store stjerner, voldsomt opvarmet kernestof fandtes i det tidlige univers, og kernestof under kompression forekommer i neutronstjerner.

En aktuel problemstilling i studiet af atomkerners struktur er koblingen mellem termisk eksitation, superfluiditet og rotationsbevægelse i atomkerner. Ved en ret 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. Atomkerner indeholder nogle af de mest karakteristiske overgange fra ordnet til meget irregulær bevægelse, og dette ytrer sig i spektre og gamma-henfald af diskrete kvantetilstande.

Ved mellemtemperaturer udviser kernestof en faseovergang fra en væske til en gas. Mellemtemperaturer opnås ved kollision mellem atomkerner accelereret til cirka 1/5 af lyshastigheden. Selv om atomkernen i termodynamisk sammenhæng er et lille system, er faseovergangen markant, og den fortæller om kompressibilitet og elasticitet af kernestoffet.

Ved meget høje tryk og temperaturer mister de enkelte nukleoner deres identitet, og der dannes et quark-gluonplasma, hvori quarkerne bevæger sig frit. Det er den basale teori for de stærke kræfter, QCD, der åbner mulighed for eksistensen af quark-gluonplasmaet, men den peger samtidig også tydeligt mod effektive feltteorier, hvor mange af den næsten uoverkommelige mængde af frihedsgrader fra QCD kan udelades. Symmetrier i feltteorier giver mulighed for eksistensen af forskellige faser af plasmaet, adskilt af karakteristiske faseovergange af første og anden orden. Quark-gluonplasmaet kan skabes ved oprettelse af chiral symmetri, eller ved overgang til en fase med superledning i QCD-farven. Chirale feltteorier beskriver væsentlige træk af quark-gluonplasmaet, men indeholder også nøglen til at forstå kernekræfter ved lav temperatur. Skyrme-teorier beskriver nukleonerne og deres eksitationer, mest eksotisk som en eksiteret nukleonlignende partikel med fem quarker mod de sædvanlige tre for nukleoner.

Quark-gluonplasmaet kan opstå kortvarigt i kollisioner af tunge ioner, der er blevet accelereret til relativistiske hastigheder. Mod slutningen af kollisionen bliver quarkerne igen bundet i nukleoner og mesoner, hvis fordeling og korrelationer af energier og retninger kan give fingerpeg om, hvorvidt plasmaet blev dannet. En kritisk tolkning af sådanne korrelationer kræver detaljeret teoretisk og eksperimentelt input. Teoretisk kernefysik ved Niels Bohr Institutet er her begunstiget af samarbejde med den lokale eksperimentelle gruppe, som udfører eksperimenter med detektorsystemet BRAHMS ved RHIC-acceleratoren i Brookhaven, USA (J.P. Bondorf, M. Diakonov (NORDITA), T. Døssing, A.D. Jackson, adjungerede professorer B.R. Mottelson (NORDITA), I.N. Mishustin, langtidsgæster og stipendiater E. Kolomeitsev, R. Pisarski, F. Sannino (NORDITA) K. Splittorff (NORDITA), B. Tomasik, C. Vogt (NORDITA), M. Oswald, P. Ipsen).

Den eksperimentelle gruppes kernestrukturforskning baseres hovedsageligt på udnyttelse af de bedste internationale multidetektor-systemer for måling af g -strålingen fra hurtigt roterende atomkerner produceret ved hjælp af tung-ion-acceleratorer i Europa og USA. Vi har således i 2003 udført eksperimenter med EUROBALL-IV-detektoren på Vivitronacceleratoren i Strasbourg, Frankrig og GAMMASPHERE detektoren på ATLAS-acceleratoren nær Chicago i USA. Sideløbende har gruppen arbejdet med radioaktive ionstråler leveret af acceleratoranlægget SPIRAL ved GANIL i Caen, Frankrig, og brug af den stærkt segmenterede detektor EXOGAM.

Eksperimenterne sigter generelt imod en detaljeret identificering og kortlægning af atomkernens kvantetilstande og studiet af kernens enkelt-partikel og kollektive bevægelsesformer, faseovergange og symmetribrud. Af speciel interesse er 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 spindområder. 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, og den kan beskrives som en amerikansk fodbold med halvakser af ulig længde. Følgerne 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 teoretisk af Bohr og Mottelson for mere end 25 år siden, i en række isotoper af Grundstoffet Luthetium. Med forbedret følsomhed er det lykkedes også at identificere "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 EU's 6. rammeprogram og forventes færdiggjort i 2010. Som et første skridt har de store EU-lande bevilget penge til et testmodul. Trackingdetektoren AGATA skaber mulighed for anvendelse inden for astronomi såvel som medicin. Et antal detektorkapsler af Euroballdesign blev sendt ud i cosmos med rumfartøjet INTEGRAL i 2002.

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. En udvidelse af denne type eksperimenter vil foregå ved REX-ISOLDE-acceleratoren på CERN som en del af det danske subatomare forskningsprojekt ICE med start i 2004 (G.B. Hagemann, B. Herskind (docent emeritus), G. Sletten, adjungeret professor I. Hamamoto, S.W. Ødegård, D.R. Jensen, C.R. 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 laboratorie-"universet" lever blot i ca. 10^-23 sekund.

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

En af gruppens centrale aktiviteter er lige nu knyttet til den nye tungion collider RHIC ved Brookhaven Laboratoriet (NY) i USA, hvor man studerer stød mellem tunge ioner med en energi på 200 GeV per nukleonpar. Gruppen er stærkt repræsenteret 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" (TPC).

I løbet af året har gruppen deltaget meget aktivt i analysen af data fra RHIC, som har leveret d+Au-beams ved 200 GeV pr. nucleonpar. Fysikprogrammet sigter på en omhyggelig måling af partikelspektrene fra d+Au- og Au+Au-stød. I hele året har gruppen haft travlt med analysen af de opnåede Au+Au-data fra 2001 og d+Au fra 2003 og med publikation af fysikresultaterne (tre publikationer, der er endvidere flere "submitted" eller tæt på). Resultater fra BRAHMS vil blive vist ved den store QUARK MATTER Conference i Oakland, USA, i januar 2004. Brahms resultater har i årets løb vakt 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. Interessen ved alle RHIC-eksperimenterne har især samlet sig om produktionen af partikler og jets med høje transversale impulser. Det viser sig, at en kraftig dæmpning af disse jets måske kan interpreteres som et tegn på en ny stoftilstand.

De høje målte partikeltætheder (op til ca. 4.600 ladede partikler produceret pr. kollision) implicerer energitætheder over den såkaldte 'Bjorkén'-grænse, og derfor kan vi i princippet forvente effekter af en kortvarig eksistens af en 'quark-gluonplasma'. Kollisionerne er de mest energirige kernekollisioner, der endnu er frembragt under jordiske forhold, og der skabes temperaturer på omkring 1.000 milliarder grader. Forsøgene påviser allerede eksistensen af en ny stoftilstand med næsten lige mængder stof og antistof.

Den anden centrale aktivitet er ved CERN's LHC-projekt (Large Hadron Collider), som forventes i gang 2007. Gruppen deltager i ALICE-eksperimentet, som også primært vil studere ultrarelativistiske tungionstød ved ca. 30 gange højere energi end ved RHIC. Gruppen bidrager med og står for et siliconteleskop, der måler partikel-multipliciteten i forlæns retning samt i laser-kalibreringssystemet for det store TPC. En af gruppens medlemmer er projektleder for 'forward detectors' (JJG) og én er medlem af 'management board' (HB). I. Bearden, H. Bøggild, J.J. Gaardhøje, O. Hansen, B.S. Nielsen, P. Staszel, ph.d.-stipendiat P. Christiansen (færdig 27.5), D. Ouerdane (færdig 29.8), C.E. Jørgensen og C.H. Christensen, endvidere speciale-studerende M. Gammeltoft, M. Germinario, D. Sandberg, F. Haglund, S.V. Nielsen, P. Jespersen.

Tophat, der er et ballonprojekt til måling af den kosmiske mikrobølgestråling baggrund (CMB), blev sendt op fra McMurdo på Antarktis den 4. Januar 2001. Desværre viste det sig, at en af de væsentlige eksperimentelle forudsætninger ikke virkede som planlagt. Den platform på toppen af ballonen, på hvilken TOPHAT-teleskopet var fastgjort, var designet til at være vandret. Imidlertid viste det sig, at under det meste af flyvningen var den kippet omkring 5 grader fra vandret, og afhængig af højden. Grunden til kipningen er forstået nu, men det har ikke været muligt at affolde dens effekt på målingerne og ingen CMB-informationer har kunnet uddrages af dem (P.R. Christensen, H.U. Nørgaard-Nielsen (DSRI), D.F. Gregor, H.E. Jørgensen, P.D. Naselsky, (R. Kristensen (DSRI).

DSRI, NBIfAFG og TAC samarbejder om det danske bidrag til ESA's PLANCK satellit-mission til måling af anisotropien af den Kosmiske Mikrobølgestråling (CMB). PLANCK forventes opsendt i 2007. Det danske bidrag består i at fremstille og levere spejlene til mikrobølge teleskopet. Kvalifikationssættet af spejlene er nu under kryogenisk (50 K) test i Belgien.

Endvidere er et stort program i studiet af systematiske effekter og værktøjer til CMB-analysen under udførelse. Det seneste arbejde her er udvikling og implementation af software af en ny måde til pikselisering af himlen, kaldet GLESP (Gauss-Legendre sky Pixelization) (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), 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 sidst 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 (SNF). 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 SNF til drift af denne aktivitet. Complexity Lab indeholder fire forskningssøjler: selvorganiseret kompleksitet, Biokompleksitet, 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 været præget af, at man nu, bede 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 (Newton’ske) 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 blev 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 specialestuderende). Kurserne blev understøttet af gæsteforelæsere betalt af skolen, og udenlandske ph.d.-studenter 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. Teoretiske studier inden for motor-proteiner og genetiske netværk ledes i dag af K. Sneppen, som i 2003 blev udnævnt til forskningsprofessor ved Nordita. 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 Carlsbergstipendium, og Lene Oddershede er i 2003 blevet permanent ansat som lektor ved NBI. Siden 1999 er den eksperimentelle aktivitet inden for biofysik blevet yderligere styrket gennem en samarbejdsaftale med Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole (KVL). Chr. Rischel har gennem denne aftale været ansat dels ved NBI og dels ved KVL og har ved NBI opbygget et fluoroscens-eksperiment til undersøgelser af enkelte biologiske molekyler. Ydermere blev Thomas Heimburg i 2003 ansat som lektor ved NBI inden for eksperimentel biofysik, specielt undersøgelser af membraners fysiske og termodynamiske egenskaber.

Gruppen inden for biologisk fysik var i 2002 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. Forskerskolen startede i 2003 og er sponsoreret af Forskeruddannelseskontoret. Den danner en "paraply" over alle ph.d.-studerende inden for områder i biologisk fysik i hele ørestadsområdet; således er der tæt samarbejde med fysikafdelingen på Lunds universitet.

Et andet meget aktivt område inden for komplekse systemers fysik er studiet af selv-organiserende kritiske fænomener (også kaldet "SOC"). Dette felt blev etableret af (nu afdøde) 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-lovkorrelationer 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" (oprindelig koordineret af P. Bak), samt "Intermittency in Turbulence" (koordineret af M.H. Jensen). Begge netværk er nu afsluttet, men det sidste fortsætter, som et EU-netværk med titlen "Mixing and stirring". I hvert netværk deltager cirka ti andre tilsvarende grupper i Europa. Desuden er gruppen (ved Kim Sneppen og M.H. Jensen) trådt ind i et EU-projekt med titlen "Evergrow".

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 (C. Ellegaard, T. Heimburg, M.H. Jensen, B. Lautrup, M. Levinsen, L. Oddershede, K. Sneppen (pt. Nordita), adjungerede, P. Alstrøm, T. Bohr, P. Cvitanovic, adjunkt/lektor C. Rischel, K. Berg-Sørensen, post.doc., J. Borge, A. Hac, ph.d.-studerende, J.S. Andersen, J.B. Axelsen, J.S. Dam, J. Donsmark, J.K. Dreyer, B.F. de Blasio, P.M. Hansen, T.M. Hansen, S. Hørlück, K. Klemm, I. Makarov, J. Mathiesen, V. Oliynik, M. Rossvall, H. Seeger, A. Trusina, specialestuderende C. Andersen, A. Amatori, V. Bathia, F. Bundgård, J.S. Dam, M. Fidorra, A. Gualdino, P. Hagedorn, A. Han, K. Hansen, V. Hvass, J. Ipsen, A. Jakobsen, J.K. Jensen, K.S. Jensen, U.L. Jensen, K. Jørgensen, R. Kristensen, M.E. Larsen, S. Lehman, H. Lehntke, J. de Leon, M. Lynggaard, T. Madsen, M. Micheelsen, H.C. Mulvad, E.-L. Munteanu, C.D. Nielsen, M.S. Nielsen, U. Petersen, H. Piil, D. Pollokowski, M. Rasmussen, M. Rosvall, J. Ryge, M. Skogstad, K. Scheibye-Knudsen, L.H. Skjolding, C. Strømfeldt, L. Søndergaard, J.Q. Thomassen, M. Tibian, J. Udesen, N. Weppenaar, S. West, andre: J. Hertz (Nordita), P. Minnhagen (Nordita), ph.d.-grader: B.F. de Blasio, J.S. Andersen).

I 2003 åbnede det nye Center for Kvanteoptik på Niels Bohr Institutet. Centeret - QUANTOP-NBI - er en del af Danmarks Grundforskningsfonds Center for Kvanteoptik (QUANTOP). Centerets laboratorier ligger i U-bygningen på Blegdamsvej 17.

Forskningen ved QUANTOP-NBI koncentrerer sig om generering og anvendelse af særlige kvantetilstande af lys og materie. Denne form for forskning kombinerer de eksperimentelle undersøgelser af det grundlæggende i kvantemekanikken, så som sammenfiltrede tilstande, ikke-lokalitet og kvantemåling med anvendelser i kvantekommunikation, i kvantecomputere og i præcisionsmålinger.

2003 var et travlt, men også et meget udbytterigt år for QUANTOP-NBI-holdet. I februar blev det eksperimentelle udstyr overført fra Aarhus Universitet og allerede i efteråret opnåedes de første nye resultater på det nye opholdssted. Gruppen har observeret sammenfiltrering af atomare genstande på en afstand af 0,5 m. Dette eksperiment er en væsentlig forbedring sammenlignet med den første demonstration af sammenfiltrede makroskopiske genstande foretaget af gruppen i 2001. Der er nu mulighed for at forlænge afstanden mellem de sammenfiltrede genstande og for at udføre kvantekommunikation og teleportation over store afstande.

Sammen med teoretikerkolleger i Aarhus, München og Bruxelles har gruppen fremlagt et forslag om, hvordan man genererer atomare "Shrödinger katte" samt et forslag om kvante-interface mellem lys og atomer.

Gruppen har bygget en ny eksperimentel opsætning til undersøgelse af kvantebegrænsninger for cæsium atomure. Opsætningen sigter mod generering af spinsqueezede tilstande af urets atomer for at overvinde urets nuværende begrænsning.

Kvantehukommelse for lys kan defineres som et atomart system, som kan opbevare lysets kvante-egenskaber. Forskellen mellem kvantehukommelse og klassisk hukommelse er fundamental. Ikke-kommuterende kvante-variabler kan ikke måles, men kan principielt overføres fra et system, f.eks. lys, til et andet, f.eks. atomer. Dette er en enestående eksperimentel udfordring. Projektet er en realisering af forslaget om teleportering af lys til atomer. Udviklingen af Rubidium Bose-Einstein Condensatet (BEC) er begyndt på de nye laboratorier med det mål at bruge BEC til kvantehukommelse og til generering af spin squeezede tilstande.

Et andet løbende eksperiment stiler efter en frekvensjusterbar enkelt-fotonbølgepakke. Formålet er at generere en enkelt-foton bølgepakke, som kan overføres til en atomar hukommelse (E.S. Polzik, J.H. Müller, C. Alzar, B. Julsgaard, ph.d.-studerende P. Petrov, J. Sherson, A. Hilliard, specialestuderende J. Schou Neergaard-Nielsen, J. Mikkelsen, D. Oblak).

I 2003 har 31 udenlandske gæsteforskere, heraf 9 ph.d.-studerende, opholdt sig ved Niels Bohr Institutet i længere perioder (over 3 måneder).

Gæsteforskerne kommer fra følgende lande: Brasilien 1, Frankrig 2, Holland 1, Italien 1, Japan 3, England 2, Polen 2, Rumænien 4, Rusland 2, Slovakiet 1, Israel 1, Sverige 1, Tyskland 4, Ungarn 1, USA 1, Østrig 1, Mexico 1, Ukraine 1, Bulgarien 1.

Derudover har instituttet i 2003 haft 112 udenlandske gæsteforskere på kortere ophold (i max. 3 mdr.) og i forbindelse med Niels Bohr Summer Institute, Complexity and Criticality, 21-29.8.2003 (109 deltagere udefra), RTN Workshop „The Quantum Structure of Spacetime and the Geometric Nature of Fundamental Interactions", 15.-20.9.2003 (118 deltagere udefra), Workshop on Phase Transitions in Nuclear Collisions, 9.-10.10.2003 (28 deltagere udefra), The Future of CMB Meeting, 21.-22.11.2003 (25 deltagere udefra).

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 lydbåndsoptagelser med og om Bohr. Efterhånden som samlingerne bliver ordnet og registreret (med støtte fra danske og udenlandske fonde, senest en treårig bevilling i 2003 fra Videnskabsministeriets Tipsmidler), 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. Det færdige manuskript til det sidste bind af Niels Bohrs samlede værker (bind 11), der dokumenterer Bohrs politiske aktiviteter, forventes sendt til forlaget Elsevier i løbet af 2004 (Forstander Finn Aaserud).

Nanofysikgruppen arbejder med nanopartikler, kulstofnanorør, III-V halvleder-baserede mesoskopiske strukturer, spinbaseret elektronik og mesoskopiske superledere. III-V Nanolab, drevet af NBIfAFG og COM Centret på DTU, er centreret omkring et molekylstråleepitaksi-anlæg, der tillader at opbygge énkrystallinske lag af skiftevis GaAs og GaAlAs. Der rådes over et dampfase-epitaksianlæg til dyrkning af kulstofnanorør. Et scanning-elektronmikroskop tillader elektronstrålelitografi ned til 50 nm linjebredde. Transmissionselektronmikroskopi udføres bl.a. på det nye 300 kV FEG-transmissionselektronmikroskop på Risø. Der 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 (NSC) med T. Bjørnholm (kemi) som centerleder og P.E. Lindelof (fysik) som vicecenterleder.

Forskningsaktiviteterne i NSC som helhed beskrives i et særligt årbogsafsnit.

Brown’ske bevægelser af smeltede blyinklusioner i aluminium er undersøgt ved in-situ elektronmikroskopi. Specielt har vi undersøgt blyinklusioner, der bevæger sig langs med dislokationer, hvor inklusionernes bevægelser kan betragtes som endimensional random walk i et afgrænset potential. Ved brug af fraktalanalyse og Einstein-Smoluchowski teori er der målt diffusionskonstanter for en række inklusioner af forskellig størrelse og ved forskellige temperaturer.

Smeltning af indium og bly-indiuminklusioner er ligeledes undersøgt. I modsætning til rene blyinklusioner smelter legeringsinklusionerne gradvist og reversibelt, og det har derfor været muligt at studere den detaljerede form af smelte-størkningsgrænsefladen. Der er udført elektronmikroskopiske undersøgelser af nanokrystaller af jern-oxider, af amorfe magnesium-kobber-ytriumlegeringer samt af bondede silicium og silicium-siliciumoxidkrystaller (E. Johnson, S. Steenstrup, P. Erraud, M. Levinsen i samarbejde med Afdelingen for Materialeforskning på Risø, NCEM i Berkeley, MIT i Boston og Det Russiske Videnskabsakademis institut i Chernogolovka).

I forbindelse med oprettelsen af Nano-Science Centret ved Niels Bohr Institutet er der blevet etableret en teorigruppe, som arbejder med teorien for især de elektriske egenskaber af nanostrukturer, f.eks. molekylære transistorer. Teorigruppen er i 2003 blevet forøget med lektor Kurt Stokbro, som i forbindelse med oprettelsen af softwarefirmaet Atomistix, der laver software til beregning af de elektriske egenskaber af nanostrukturer, er flyttet til Ørsted Laboratoriet. Gruppen arbejder med den teoretiske forståelse af nanosystemers, også kaldet mesoskopiske systemers, fysik. Det mesoskopiske foreligger, når det makroskopiske møder det mikroskopiske, for eksempel når en transistor bestående af et enkelt molekyle trækker en makroskopisk strøm. Dette har netop været emnet for adskillige forskningsprojekter i 2003 og vil fortsat være centralt placeret i gruppens forskning. Eksempelvis har vi i 2003 arbejdet med at forstå additionsenergien for ladninger, som det måles i molekylære transistorer udviklet ved Chalmers Tekniske Højskole. Dette arbejde (Nature 2003) viste, at det er afgørende for en kvantitativ forståelse af spektrene at tage hensyn til de billedladninger, som induceres i elektroderne. Et andet eksempel vedrører eksperimenter udført ved Cornell Universitetet, hvor en enkelt fulleren, nemlig C₆₀, udgør det aktive element i den molekylære transistor. Her er der et interessant sammenspil mellem elektronerne, som bærer strømmen gennem transistoren og fullerenens vibrationelle tilstande. Dette arbejde har bidraget til beskrivelsen af vekselvirkningen mellem det aktive molekyle og dets omgivelser.

I gruppen arbejder vi med flere forskellige teoretiske teknikker, som hver især har deres fordele. Vi råder over computerbaserede metoder, der tager udgangspunkt i middelfeltsteori, og som benytter realistiske parametre for de pågældende systemer, samt over mangepartikelmetoder, der giver mulighed for at studere interessante og vigtige korrelationer mellem de elektroner, der bidrager til den elektriske ledningsevne (K. Flensberg, P. Hedegård, K. Stokbro, G.A. Kaat, J.N. Pedersen).

Kulstofnanorør er ca. 1 nm i diameter og kan være flere mikrometer lange. I gruppen har vi faciliteter til at fremstille nanorør på forudbestemte positioner på et substrat ved katalytisk udfældning af kulstof fra metan. Vha. elektronstråle-litografi kan nanorørene kontakteres med fine metal-elektroder, så deres elektriske egenskaber kan måles. Det er desuden lykkedes at fremstille komponenter baseret på nanorør indlejret i en MBE-dyrket GaMnAs halvlederstruktur. Dette åbner for muligheder for at fabrikere meget små kredsløb, der kombinerer halvleder-heterostrukturer af høj kvalitet med de interessante elektriske egenskaber af kulstofnanorør. Opfindelsen har bl.a. ført til en patent-ansøgning. Desuden er der fremstillet prøver med både magnetiske og superledende kontakter, og en superledende proksimity-effekt er studeret ved milliKelvin-temperaturer. I samarbejde med Oxford University er der fremstillet kulstofnanorør fyldt med C60 fullerene-molekyler. Den elektriske ledningsevne af sådanne rør er blevet målt og sammenlignet med tomme rør, hvorved effekten af fullerene-fyldning kunne studeres. Raman spektroskopi er blevet anvendt til karakterisering af geometri og bånd-struktur af individuelle nanorør.

Et europæisk samarbejdsprojekt med Toshiba og med universiteterne i Pisa og Cambridge om generering af enkelt-fotoner på basis af en enkelt-elektrongenerator har været en væsentlig forskningsaktivitet. Der fremstilles endimensionale elektriske tråde ved kombination af MBE- og elektronstrålelitografi. En overfladeakustisk bølge vil langs denne endimensionale 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 inden for kvante-informationsteknologien kalder "flying qubits". I det europæiske samarbejde forsøger vi at gå endnu længere, idet vi ønsker at konvertere de enkelte elektroner til enkelte fotoner ved en rekombinationsproces. Dette vil være et "foton på kommando" -system, som vil kunne få meget vigtige konsekvenser for informationskryptografien. En anden del af den nye kvanteinformationsforskning er udvikling af teknikker, der i fremtiden kan realisere en såkaldt kvantecomputer baseret på qubits i stedet for de almindelige bits, som vi har i enhver pc. Således samarbejdes der med Center for Quantum Computer Technology i Sydney om atomare spin i faste stoffer som eksempler på qubits.

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 selv 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 med kulstofnanorør. Ideen er her at fremstille hybrid-elektronik, der kan integrere nanoelektroniske komponenter af halvleder, og molekylær nanoelektronik. Flere eksperimentelle studier har fokuseret på transport af elektronspin gennem grænseflader mellem magnetisk og ikke-magnetisk materiale. Endelig arbejdes der med kombination af superledere med kulstofnanorør. Disse hybridsystemer har et 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, Jensen, A. Espensen, K. Grove-Rasmussen, J. Sadowski, J. Bindslev Hansen, J.R. Hauptmann, F.B. Rasmussen, P. Utko, S. Stobbe, S.E. Andresen, B.S. Sørensen, M. Aagesen).

For nanokrystallinsk germanium (kornstørrelse 13 nm og 49 nm) såvel som for 100 nm krystallinsk pulver har vi undersøgt tilstandsligningen og fasetransformationen mellem Ge I og Ge II. Jo mindre kornstørrelse desto højere tryk ved faseomdannelsen. Trykinduceret amorfisering er konstateret i Scandiummolybdænoxid, et stof med interessante egenskaber som negativ termisk udvidelses-koefficient. I Europiumdihydrid er ustabil valens for 4f elektroner blevet undersøgt. Ved høje tryk flytter en 4f elektron til en anden elektronskal, og samtidig sker en faseændring (J. Staun Olsen i samarbejde med J.-E. Jørgensen, L. Gerward og A. Waskowska).

Langt de fleste materialer har en hastighedsproportional stoppeevne (specifikt energitab) for ladede partikler ved lave energier. For isolatorer med et stort båndgab (her LiF) ville man forvente, at energigabet ville begrænse de mulige energioverførsler og at stoppeevnen for protoner, og antiprotoner derfor ved energier lavere end 10 keV ville aftage væsentligt hurtigere end hastighedsproportionalt. Denne effekt har tidligere vist sig ikke at være til stede for protoner og dette er teoretisk blevet forklaret ved hjælp af ladningsskifteprocesser. Vi har først bekræftet det tidligere resultat for protoner og derefter ved målinger på CERN i Gèneve også fundet en klar hastighedsproportionalitet for antiprotoner (hvor ladningsskifteprocesser ikke er mulige) ned til 2 keV. Disse nye resultater udgør en klar udfordring for teoretikerne (H.H. Andersen i samarbejde med Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet).

I den tertiære forbindelse PrNiSn er de magnetiske praseodymium-ioner placeret i omgivelser med lav symmetri, hvilket resulterer i, at det elektrostatiske felt giver anledning til mange, indbyrdes uafhængige, led (15) i beskrivelsen af den enkelte ion. Det har bl.a. den konsekvens, at impulsmoment-grundtilstanden, som er ni gange udartet for den frie Pr-ion, er opsplittet i ni enkelttilstande. De magnetiske egenskaber af énkrystallinsk PrNiSn er blevet kortlagt ved susceptibilitets- og neutronspredningseksperimenter. Et vigtigt resultat er, at energiforskellene mellem grundtilstanden og de tre lavest exciterede tilstande udviser kraftig dispersion. Ved en teoretisk analyse af de eksperimentelle resultater har det vist sig muligt at bestemme de 15 magnetiske parametre, som er resultatet af det elektrostatiske felt, der virker på de enkelte Pr-ioner. Disse modelberegningerne har bl.a. muliggjort en entydig fortolkning af det observerede, komplekse excitationsspektrum. Exchange-vekselvirkningerne mellem Pr naboionerne er blevet fastlagt ud fra de dispersive effekter. Koblingerne er betydelige, men er en faktor to mindre end det der kræves for at inducere en magnetisk ordnet fase (J. Jensen i samarbejde med K.A. McEwen, University College London).

De seneste års intensive forskning i høj-temperatursuperledning 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. Vores tilgang er middelfeltteori, med rumligt inhomogene ordensparametre af både antiferromagnetisk og d-bølgesuperledende orden. Dette sætter os i stand til at studere kvasipartikeltilstande, som iagttages i fx fotoemission og i kollektive eksitationer, bl.a. spinbølger der observeres mere eller mindre direkte i neutronspredning og NMR-spektroskopi. Derved er opbygget en konsistent beskrivelse, som ikke er tilpasset en bestemt klasse fænomener og målinger (B.M. Andersen og P. Hedegård).

De teoretiske projekter vedrørende Bose-Einsteinkondenserede atomer i optiske potentialer er fortsat. Der er fundet en ny type båndstruktur, der udviser periodefordobling i tætheden af kondenserede atomer, og tilstandenes dynamiske og energetiske stabilitet er kortlagt. Periodefordoblingen afspejler systemernes ulinearitet, der hidrører fra vekselvirkningen mellem atomerne. Også muligheden for at iagttage kaotisk opførsel er undersøgt. Andre projekter vedrører ioner i et kondensat af neutrale atomer. Antallet af neutrale atomer, der kan bindes til en ion, er beregnet for forskellige modelpotentialer. Som led i dette undersøges betydningen af højere-ordenskorrektioner til Gross-Pitaevskii-ligningen (M. Machholm, P. Massignan, A. Nicolin og H. Smith i samarbejde med C.J. Pethick).

Cytochromkædens reaktioner katalyseres af enzymer på den indre overflade i cellernes mitochondrier. Vi har formuleret disse reaktioner, kombineret med diffusion af reaktanter/produkter fra det ene enzym til det næste i kæden, på en sådan måde, at det lader sig optimere som en trinvis proces, hvorom vi i forvejen har en del resultater. Til den fulde optimering med termodynamisk længde er vi i færd med at opskrive den termodynamiske metrik ud fra målbare termodynamiske størrelser. Generelt har vi desuden vist, at multiple energikilder i den optimale sekvens kun bidrager i ganske få kombinationer. I et separat projekt viser vi, at Nernsts postulat (omhandlende entropien af et system ved absolut nultemperatur) ikke er ækvivalent med princippet om, at absolut nultemperatur aldrig kan opnås eksakt (B. Andresen i samarbejde med C. Essex, S.A. Amelkin, K.H. Hoffmann, J. Chen).

Den vigtigste aktivitet har været at forberede landingen i januar 2004 af to Mars Exploration Rovers (MER), som blev opsendt af NASA i juni og juli 2003. Den første af disse, Spirit, er landet i Gusev-krateret på Mars i fuldt operationel stand 4. januar 2004. De første billeder af støv opsamlet på vore magneter er kommet hjem, og Mössbauer-spektre af marsmineraler kan ventes inden længe. De opnåede resultater vil blive beskrevet i årbogen for 2004. I øvrigt 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 i samarbejde med Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet).

Gruppen arbejder med ultrakolde atomers fysik. De ultrakolde atomer frembringes ved brug af bl.a. laserkøling. To grundstoffer, natrium og magnesium, har særlig videnskabelig interesse. En eksperimentel opstilling, der sigter på studier af ultrakolde natriumatomer i Bose-Einstein kondensationsfasen (BEC), er under opbygning. Den atomare fældes egenskaber er studeret ved eksperimenter. Den magnetiske fælde, der benyttes til at opnå BEC, er under konstruktion og ventes færdig snarest. Projektet koordineres tæt med den lokale teorigruppe.

Magnesium 24-isotopen er et simpelt to-elektronsystem med en meget simpel energi-niveaustruktur. Dette gør magnesium velegnet til fundamentale kvantemekaniske studier. Nye resultater har muliggjort en detaljeret sammenligning med teoretiske modeller, inden for Doppler teorien, lysspredningsprocesser i en atomar fælde og kolde atomers dynamik. Desuden har vi frembragt laserkøling af magnesium 25-isotopen. Denne isotop studeres nærmere. 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 magnesium atomer. De første studier af metastabile magnesium atomer er under udførelse (J.W. Thomsen, C.V. Nielsen, S. Sauge, N. Andersen, J. Khan, I. Rasmussen, A.C. Marreiros, L.B. Jacobsen, M.M. Petersen, M. Machholm, P.S. Julienne, NIST, K.-A. Suominen, Helsinki, J. Hald, J. Henningsen, Dansk Institut for Fundamental Metrologi, E. Arimondo, M. Allegrini, Pisa).

Feltfri alignment og orientering af molekyler efter vekselvirkning med en intens laserpuls studeres teoretisk. Dobbelt pulsdissociering af molekyler, og etableringen af interferensstruktur studeres med henblik på tomografi af bølgepakker og detaljeret sammenligning mellem teori og eksperiment (M. Machholm, H. Stapelfeldt, Aarhus Universitet).