Forskning

Forskningen spænder over astronomi, geofysik, nanofysik, partikelfysik, kvantefysik og biofysik. Vi udforsker denne verden fra stoffernes mindste dele - elementarpartiklerne til stjerner og planeter, gammaglimt og fjerne galakser i Universet.

Astrofysik

På Niels Bohr Institutet forskes der inden for et bredt spektrum af astronomi og astrofysik - lige fra alt, hvad der har med det synlige Univers som planeter, stjerner og galakser at gøre - til det 'usynlige' Univers med tilstedeværelsen af mørk energi og mørkt stof.

  • Forskerne deltager i en række internationale projekter og har adgang til moderne teleskoper og satellitter via bl.a. Danmarks medlemskab af European Southern Observatory (ESO) og European Space Agency (ESA).
  • Instituttet har også forskere der samarbejder med amerikanske NASA (National Aeronautics & Space Administration).

Astronomerne har sammen med elektronikingeniører og teknikere stor ekspertise i at udvikle og bygge nye avancerede instrumenter til udforskning af rummet.

Forskningsgrupper i Astrofysik

Centre for ExoLife Sciences (CELS)

Studier af forholdene på Jorden, Mars og exoplaneter, og hvordan liv påvirker deres atmosfærer.

The Cosmic Dawn Center (DAWN)

Vi undersøger perioden 300-600 millioner år efter Big Bang, hvor de første stjerner, sorte huller og galakser menes at være dannet.

Exoplaneter og astrobiologi

Vi undersøger nogle af de mest interessante exoplaneters spektre, for at beregne hvad de består af.

MARS

Udforskning af Mars' overflade, der fokuserer på mineralsammensætningen af ​​jorden, klipperne og især det luftbårne støv på Mars.

Teoretisk astrofysik

Vi undersøger Interaktionerne mellem plasma og de gravitationelle, magnetiske og strålingsfelter, der gennemsyrer Universet.

Biokompleksitet og Biofysik

Biokompleksitet er et grænsebrydende forskningsområde mellem fysik og biologi. Ved at bruge fysikkens principper og metoder kan man udforske den levende natur og biologiske fænomener.

  • Vi bruger metoder fra fysik til at foreslå og udføre eksperimenter og modeller for levende systemer.
  • Systemerne spænder fra proteiner og genregulering indeni celler til multi-cellulærer spatio-temporale strukturer.
  • Forskningen er ofte et samarbejde mellem fysikere, biologer, medicinske læger og nanoforskere. 

I Biokompleksitet undersøger vi kontinuerligt mangfoldigheden af ​​komplekse fænomener i biologiske, fysiske og sociale systemer, herunder mønsterdannelse, kompleks og kaotisk dynamik, væskedynamik, spilteori, netværk og økonofysik.

Forskningsgrupper i Biokompleksitet og Biofysik

Center for Models of Life [CMOL]

Det ligner kaos og tilfældigheder, men ved at udvikle dynamiske computermodeller kan forskerne opklare strukturen af forbindelsesvejene.

Eksperimentel biofysik

Vi undersøger cellerne ved at kombinere optisk mikroskopi med optisk manipulation.

Jauffred Lab

Fra biofilmdannelse til kræftspredningsmønstre, med fokus på de biofysiske aspekter af intracellulære interaktioner og motilitet.

Membraner

Den fysiske teori om et elektrisk kredsløb kan for eksempel beskrive, hvordan signaler transporteres rundt i hjernen.

Uni-Bio lab

Vi bruger matematiske modeller og kvantitative eksperimenter til at undersøge, hvordan individuelle celler og cellepopulationer hurtigt tilp

Universal biology group

Vi bygger bro mellem fysik og biologi for at etablere teoretisk formulering og afdække grundlæggende koncepter for komplekse hierarkiske...

Digitale verdener

Verden er fuld af tilfældigheder og vekselvirkninger mellem forskellige kræfter. På Niels Bohr Institutet fusionerer forskere fysik og højtydende databehandling for at udvide vores forståelse af universet i al dets skønhed og kompleksitet. 

  • Computermodellering spiller en vigtig rolle inden for mange forskellige forskningsområder, f.eks. hvordan man bruger Machine Learning til at beregne massen af samtlige gletsjere på kloden.
  • Det kan også være inden for partikelfysikken, astrofysikken, eller hvordan man beregner en overflade på en anden planet end Jorden.
  • Eller når forskere leder efter de universelle mekanismer, der styrer livets processer. Da COVID-19-pandemien ramte, blev deres arbejde anvendt i den nationale afbødningsstrategi. 

Hvordan vil verdenshavene reagere på det varmere klima? Dette er blot et af de mange spørgsmål, der kan løses ved at bygge digitale versioner af havene.

Læs mere om computermodellering og machine learning

Eksperimentel Partikelfysik

Hvordan blev Universet skabt, hvilket inflationsscenario udspillede der sig i det første split sekund, hvad skete der i plasma-æraen med quark-gluon? 

Partikelfysikerne arbejder med opbygning af stof i det tidlige Univers. De søger efter en forklaring på, hvad Universets mindste komponenter var sammensat af i de første millisekunder efter Big Bang for 14 milliarder år siden, og hvilke kræfter, der holdt dem sammen.

  • ATLAS Eksperimentet er vores vigtigste indsats i højenergi-partikelfysikken, hvor vi undersøger universets grundlæggende struktur ved at studere de elementære partikler og kræfter.
  • ALICE-eksperimentet undersøger Universets urtilstand de første par milliontedele af et sekund efter Big Bang med en dedikeret detektor til at udnytte det unikke fysiske potentiale ved kerne-kerne-kollisioner ved LHC-energier.
  • IceCube Neutrino Observatory, der er indlejret 2,5 km under Sydpolen, er verdens største og mest følsomme "teleskop" for neutrinoer med høj energi. Med en kubik kilometer instrumenteret is er det den største partikeldetektor i verden.

Niels Bohr er en af fædrene til CERN, der blev oprettet i 1954 af 12 lande, hvor Danmark var et af de stiftende lande. Instituttets forskere er involveret i flere af de store eksperimenter ved CERN.

Forskningsgrupper i Eksperimentel Partikelfysik

ALICE Eksperimentet

Vores mål er at studere fysik af stærkt interagerende stof med de højeste energitætheder, der hidtil er nået i laboratoriet.

Astroparticle Physics Group

Studier af Hubbles ekspansion, kortlægninger af galakser og kort over den kosmiske mikrobølgebaggrund.

ATLAS Eksperimentet

Vi undersøger Universets grundlæggende struktur ved at studere dets grundlæggende bestanddele, de elementære partikler og kræfter.

IceCube Eksperimentet

IceCube Neutrino Observatory, der er indlejret 2,5 km under Sydpolen, er verdens største og mest følsomme "teleskop" for neutrinoer med høj

Partikel- og Astropartikel Fæmonologi

Vi søger især efter tunge neutrale leptoner (også kendt som sterile neutrinoer) - partikler, der kan...

Faststoffysik

Faststoffysik arbejder med at forstå de fysiske egenskaber af faste stoffer, hvad enten det drejer sig om naturligt forekommende eller syntetisk fremstillede materialer.

Faststoffysik danner grundlag for en lang række dagligdags teknologier, lige fra hærdning af stål, til fremstilling af integrerede mikrochips. Moderne forskning i faststoffysik foregår på såvel store røntgen- og neutronspredningsfaciliteter i udlandet, som i lokale laboratorier, hvor kvantefænomener udforskes ved temperaturer nær det absolutte nulpunkt.

  • Fasstoffysik har stor udveksling med tilgrænsende forskningsområder, herunder biofysik, nanovidenskab, kemi, optik og kvanteinformation.
  • Forståelsen af makroskopiske egenskaber, som for eksempel magnetisme og elektrisk modstand, beror på en statistisk beskrivelse af et astronomisk antal atomer. 

Med afsæt i det periodiske system, og de enkelte atomers velforståede kvantefysik, er kombinationsmulighederne uendelige, og man opdager til stadighed nye fascinerende fænomener.

Is, Klima og Geofysik

Ved Niels Bohr Institutets sektion for Is-, Klima- og Geofysik er vi blandt verdens ledende forskningsgrupper indenfor boring af dybe iskerner fra Arktis og Antarktis.

Vi analyserer isprøverne i vores laboratorier og laver målinger af isens isotopsammensætning, isens fysiske egenskaber og koncentrationerne af drivhusgasser og urenheder.

  • Vi fortolker data sammenholdt med resultater fra computermodeller af alle dele af klimasystemet, herunder generelle cirkulationsmodeller og modeller for isflydning.
  • Vi arbejder også med meteorologi, oceanografi og matematisk-statistiske studier af klimasystemet som et komplekst koblet system for at forstå både gradvise og pludselige klimaforandringer i fortiden, nutiden og fremtiden.
  • Vi studerer fysikken af den indre jord ved hjælp af inverse metoder og numerisk modellering baseret på seismiske data og målinger af tyngdekraft og magnetfelter fra satellitter.

Kvanteoptik og Fotonik

Kvanteoptik sektionen laver eksperimentel og teoretisk forskning i de kvantemekaniske egenskaber af lys. Specielt arbejder sektionen med kvanteinformation, kvantesensorer og andre kvanteteknologier.

  • Den mindste bestanddel af lys er fotoner, som er en slags lysets atomer. Vi bruger fotoner med bølgelængder fra synligt lys til mikrobølgestråling.
  • Disse små lyspakker får vi til at vekselvirke med forskellige kvantesystemer, bl.a. kvantepunkter (quantum dots), enkelte atomer, grupper af atomer og mekaniske oscillatorer.
  • Ved at styre vekselvirkningen kan man få disse systemer til at være i helt særlige kvantemekaniske tilstande.
  • Sektionen består af fire eksperimentelle og en teoretisk gruppe.

Det overordnede mål er, at lave og manipulere ikke-klassiske sammenfiltrede tilstande, det man kalder entangled states på engelsk. Disse tilstande kan bruges til kvantesimulering, -måling og –kommunikation.

Teoretisk højenergi, astropartikel og gravitationel fysik

I Teoretisk højenergi, astropartikel og gravitationel fysik sektionen på Niels Bohr Institutet er vi involveret i mange forskellige forskningsaktiviteter, som tager udgangspunkt i kvantefysik for gauge-teorier, tyngdekraften og astrofysik.

Emnerne inkluderer spredningsamplituder, effektive felt-teorier, sorte huller, det holografiske princip, lattice simuleringer, kvantegravitation, integrabilitet, astropartikelfysik og kosmologi.

  • Blandt de emner vi forsker i er kvantegravitation, sorte hullers kvantemekaniske natur og integrable modeller.
  • Vi undersøger nye teknikker til at udregne gravitationelle bølger ved brug af spredningsamplituder fra partikelfysik. Dette er vigtigt for fremtidige målinger af gravitationelle bølger.
  • Vi fokuserer på svagt vekselvirkende partikler såsom neutrinoen, samt på kosmiske stråler og gammastråler.
  • Disse partikler bliver til overflod produceret i astrofysiske begivenheder med høj energi, som tæller supernovaer, kollisioner af neutronstjerner og aktive galaktiske kerner, samt også det tidlige univers.

Vores mål er at forstå bedre disse partikler, og bruge dem som redskab til at undersøge de hidtil ukendte sider af en række astrofysiske og kosmologiske fænomener.