MATEMATIKKEN I AKUSTIKKEN At Peter Møller Juhl i dag forsker i akustik er en tilfældighed, men måske alligevel en naturlig konsekvens af en livslang interesse for matematik. Han giver her en personlig beretning om sin vej ind i dette fascinerende fagområde. Om forfatteren Peter Møller Juhl er lektor på SDU, specialist i akustik og særligt matematisk og numerisk beregning af akustiske problemstil- linger. pmjuhlmmmi.sdu.dk D et var dengang, der var stille på biblioteket især i voksenafdelin- gen. Nok også lidt fordi, der sjældent var voksne på det tidspunkt, hvor jeg efter skoletid gik ned langs reolerne. Det var ikke en målrettet søgning, men af en eller anden grund blev jeg interesseret i en bog, der handlede om atomets opdagelse. Jeg kan ikke huske bogens titel og forfatter, men jeg husker, hvordan bogen beskrev etableringen af Bohrs atommodel som en opdagelsesrejse hvordan det ukendte trinvist var blevet udfor- sket og beskrevet af Thompson og Rutherford, før Niels Bohr endelig nailede problemet med sin atom- model. Den bog kom til at præge mine valg langt frem i tiden, for jeg viste dermed allerede i sjette klas- se, at hvis jeg kunne, så ville jeg på universitetet og gå forskervejen. Jeg har altid interesseret mig for matematik og fysik. Matematik i fol- keskolen og gymnasiet var for mig velkomne udfordringer tankepus- lespil. Jeg følte en enorm tilfredsstil- lelse, hvis jeg efter timers forgæves forsøg endeligt lykkes med at løse en vanskelig opgave. Jeg spurgte ikke mig selv eller andre, hvad det kunne bruges til. Det var udfordrin- gen i sig selv, der tændte mig. Fy- sikken var også interessant, det var jo den, der havde startet det hele. 34 Fysikken tilførte matematikken et ekstra lag: Man skulle ikke bare løse en given matematisk opgave man skulle selv formulere opgaven matematisk ud fra nogle fysiske love; og det var ikke altid givet, hvil- ke love der mest succesfuldt kunne bringes i anvendelse. På shoppetur i kursuskataloget Jeg startede på DTU (eller Dan- marks tekniske Højskole, DtH, som det hed dengang) med intentionen om at læse atomfysik. Men det blev hurtigt klart, at der ikke skete meget på den front på DTU må- ske fordi det var rimeligt klart, at Danmark ikke ville komme til at få fi ssionskraftværker. Jeg shoppede rundt i de mange tilbud, der var i kursuskataloget, og jeg havde sta- dig en stor interesse i matematik. Da det samtidig var i de år kaos-te- orierne var populære (det med, at vingeslag fra en sommerfugl på den ene side af Jorden kan forårsage en orkan på den anden side) fi k jeg taget mig nogle ekstra matematik- kurser bl.a. ulineære differen- tialligninger, der pludselig efter en hensygnende tilværelse fi k et pænt antal studerende. Som fl ere andre (om end langt fra fl ertallet), der gik i gymnasiet interesserede jeg mig også for com- putere og især programmering, og efter omkring fi re år på DTU havde AKTUEL NATURVIDENSKAB NR.6 2016 jeg en stærk profi l i matematik og numerisk analyse, men ingen egentlig faglig profi l i traditionel for- stand. Jeg besluttede mig for, at jeg gerne ville arbejde med numerisk løsning af fysiske problemer, men med et udgangspunkt fra anven- delserne. Da jeg kun havde 3-4 semestre tilbage i studiet, var det nødvendigt at fi nde et fagområde med relativt kort vej fra indledende kurser til specialisering. Et sådant fagområde var akustik. Akustik alle vegne Det er med andre ord lidt en tilfæl- dighed, jeg endte som akustiker. Men jeg har aldrig fortrudt, fordi akustik som fag bygger solidt på fy- sik og arbejdet med akustik bygger på matematiske modeller af denne fysik. Samtidig viste det sig, at akustikere har en meget bred kon- taktfl ade. Der er akustik nærmest alle steder, og man arbejder med mange andre faggrupper: arkitekter, musikere, læger, biologer, fysikere og selvfølgelig andre ingeniører. Med min interesse for matematik, numeriske metoder og akustik var det naturligt at specialisere sig i nu- merisk akustik, altså computermo- dellering af akustiske problemer. Akustik er et modent fagområde: Den elektrodynamiske højttaler, som vi kender den i dag, har lige haft 100 års fødselsdag, og vi har N AT U RV I D E N S K A B O G T E K N O L O G I DIREKTE FRA FORSKNINGSVERDENEN TÆT PÅ STJERNERNE Robotteleskopet på Tenerife SUKKERETs værdifulde binding PANDEKAGEhoppet NÅR BJØRNEN går i hi NR.6 - 2016 DECEMBER : 50 KR. SYNSPUNKT De bedste forskere er... forskellige! De bedste forskere er en spraglet fl ok. Derfor er det vigtigt, at vi skaber kulturer og strukturer, der giver plads til alle slags mennesker. N år man ser en forsker illustreret i populærkulturen, eller for den sags skyld i saglige medier, er det ofte AKTUEL N AT U RV I D E N S K A B Udgiver indhold Aarhus Universitet, Science & Technology, i sam arbejde med: Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet Det Naturvidenskabelige Fakultet samt Det Tekniske Fakultet, Syddansk Universitet Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet KORT NYT Printede solceller som hvermandseje N æste generation af solceller er tynde som papir. Bøjelige og gennemsigtige. Som folie kan de rulles ud over hustage og biler, uden at ejerne skal gå på kompromis med æstetikken. Fordi de ingenting vejer, kan de endda integreres i vores jakker, så vi alt KORT NYT Virtuelle vindmøller bag kloge valg F orskere i Danmark og Norge har sammen lavet en referencevind- park, hvor nye løsninger kan testes og sammenlignes for at fi nde den bedste, endnu inden en eneste komponent er produceret. fra Institut for Elektroniske Systemer på Aal- borg Universitet. R KORT NYT Kæmpe død zone lurer i Det Indiske Ocean I verdenshavene fi ndes døde zoner: Om- råder uden ilt, hvor der kun kan leve mi- krober, som fjerner kvælstof fra vandet. Sådan en død zone er nu ved at opstå i Bengalske Bugt, Indiske Ocean. Den fylder ca. 60.000 kvadratkilometer og er 100-400 m dy KORT NYT Kransnålsalger voksede tæt på bunden under en høj åben vegetation af blomsterplanter i Furesøen i dens oprindelige rene tilstand i år 1900, som undervands- fotoet fra en nutidig klarvandet sø viser. Efter rensning af spildevandet er nogle arter af kransnålsalger vendt tilbage til Furesøen, TÆT PÅ STJERNERNE SONG - Robotteleskopet på Tenerife Astronomiske teleskoper til forskning bliver stadig større og dyrere. Men med SONG-teleskopet er en gruppe danske forskere gået i en anden retning. De satser på små, billige robotstyrede teleskoper, som i et verdensomspæn dende netværk kan bruges Fotos: Mads Fredslund Andersen Hvorfor Teide-observatoriet? Det mest oplagte valg ville måske være at placere det første teleskop i SONG-netværket i Danmark. Det var her idéen blev grundlagt, og projektet ledes af danske forskere. At placere prototypen i Danmark ville have den klare fordel, at man h Spejl 2 De gule linjer illustrerer lyset fra stjernen, som teleskopet observerer. Spejl 3 Spejl 4 Hovedspejl Teleskop Spejl 6 Spejl 5 Container med udstyr Tegning af SONG-teleskopet med en spejldiameter på 1 meter. Til højre ses en principtegning, som viser lysets vej fra hovedspejlet til spektrogra FORSKNINGSARTIKEL Radialhastighedsmålinger Det ene SONG-instrument er en spektrograf, hvormed bl.a. stjer- ners radiale hastighed kan måles. Det gøres ud fra dopplerforskyd- ningen af absorptionslinjerne i en given stjernes spektrum. Absorp- tionslinjer opstår pga. atomer og molekyler i stjerners yd FORSKNINGSARTIKEL Powerspektrum fremstå som 3 - 5 toppe, hvis der er regulære huller i tidsserien pga. Jordens rotation (daglige cyklus). De forkerte toppe, som opstår, kan komplicere analysearbejdet enormt og til tider gøre analysen helt umulig. Ved at fylde hullerne i data- serien ud med observati FORSKNINGSARTIKEL objekter ind i en database i Aarhus via en hjemmeside. Det kan foregå samme dag eller fl ere dage før ob- servationerne skal foretages. Listen bliver derefter automatisk kopieret ned til observatoriet på Tenerife. Her tjekkes listen igennem, og når det kort efter solnedgang er mørk KORT NYT D en nuværende op- varmning af kloden vil sandsynligvis kunne føre til en svækkelse eller måske endda kollaps af Golfstrøm- men, hvilket vil have vidtrækkende konsekvenser for klimaet. En svæk- kelse kan dog stadig undgås ved en aktiv politisk indsats. Sådan lyder konklusionerne fra et nyt LÆS MERE NANO.AAU.DK/SRP H JÆ L P T I L D I T STUDIERETNINGS- PROJEKT ? FÅ S PA R R I N G A F DY G T I G E F O R S K E R E , O G L AV F O R S Ø G TIL DIT STUDIERETNINGSPROJEKT I DE VELUDSTYREDE L A B O R A T O R I E R P Å A A L B O R G U N I V E R S I T E T. D U K A N FÅ H JÆ L P T I L E M N E R S O PANDEKAGE- HOPPET Studerendes forsøg med hoppende vandballoner gør os klogere på ekstremt vandafvisende overfl ader. Forfatteren Tina Hecksher er lektor i fysik, tilknyttet Glas og Tid centeret ved Institut for Natur- videnskab og Miljø, Roskilde Universitet, og var projektvejleder for studentergrup Kontaktvinkel og (super)hydrofobe overfl ader Når en vanddråbe ligger på fx en glasplade, fl yder vandet ud på glasfl aden, og kontaktvink- len θ bliver mindre end 90. Det er fordi, glas udgør en hy- drofi l overfl ade. Hvis overfl aden er fedtet og dermed hydrofob vil vanddråben trække sig sammen To af de tre studerende i gruppen, Jonas Andersen Bro og Kasper Stern- berg, i gang med at lave eksperimenter med hoppende vandballoner. Sammenligning af det mikroskopiske og makroskopiske pande - kagehop. Vandballonen (til højre) rammer et sømbræt og opfører sig præcis som vanddråben, der rammer en ER DU I TVIVL OM DIT KOMMENDE STUDIEVALG? BLIV STUDERENDE FOR EN DAG Overvejer du at læse på universitetet måske en naturvidenskabelig uddannelse eller en ingeniøruddannelse? Så har du mulighed for at blive studerende for en dag på Aarhus Universitet Se hvilke uddannelser der tilbyder Studerende fo SUKKERETS VÆRDIFULDE BINDING Kemikere vil meget gerne kunne bygge små molekyler af sukkerstoffer (oligo- sakkarider) i laboratoriet, da sådanne molekyler kan have stor forskningsmæssig og kommerciel værdi. En stor udfordring er at styre den kemiske binding mellem molekylets grundkomponenter, men her Dannelsen af en glykosidbinding i laboratoriet Glykosyl-donor Glykosyl-acceptor Glykosidbinding (D eller E) Promoter 4 1 Kemisk gruppe, der forlader molekylet ved reaktionen Disakkarid-produkt P = beskyttelsesgrupper Øverst ses princippet i dannelsen af en glykosidbinding i laboratoriet, hvor to mon OH O OH 1 O 4 OH O 1 OH O OH OH 6 O O OH O O OH Kompleksiteten i polysakkarider kan illustreres med molekylet glykogen, som er opbygget af tusindvis af glukosemolekyler (den farvede struktur i midten er et enzym, glucogenin). Alle de kemiske bindinger (kaldet hhv. amidbindinger og fosfodiesterbin- d Aminosyrer koblet sammen i protein NH 2 H C COOH R Struktur af aminosyre O C N R R H Amidbinding g C T T G O A O P RO OR Fosfodiesterbinding Nukleinsyrer som DNA og proteiner er ligesom oligosak- karider modulopbyggede. Men de kemiske bindinger, der kobler modulerne sammen, er mere simple og der- fo FORSKNINGSARTIKEL Videre læsning Böttchera, S. & Thiema, J. (2014): Glycosylation Employing Unprotected Carbohydrate Acceptor Components. Current Organic Chemistry, 18, 1804-1817. (Artiklen er pay per view). Projekttitel: Metal-Dire- cted Glycosylation with Unprotected Carbohy- drates Virkemiddel: F NYT LYS PÅ ANTIVERDENEN E n teknisk kraftpræstati- on. Sådan lød reakti- onen, da forskere ved ALPHA-eksperimentet ved CERN for nylig kunne annoncere, at det er lykkedes dem at udføre de første spektroskopiske målinger på antibrint. Med en ultraviolet laser har forskerne målt, hvilken frekvens af ly FISKEN I FISKELERET et gammelt mysterium optrævles Om forfatterne Jesper Milàn er palæon- tolog og Museumsin- spektør på Geomuseum Faxe, som er en del af Østsjællands Museum. Han er formand for Dane kræudvalget og forsker især i dyrelivets udvikling omkring Kridt/ Paleogen-grænsen i Danmark. jesper Den videnskabelige interesse for Stevns Klint strækker sig mange hundrede år tilbage i tiden. Her ses den tidligste publicerede geologiske tegning af klinten lavet af Søren Abilgaard i 1759. Stevns Klint er det bedste sted i verden at se det berømte geologiske grænselag mellem Kridt og Tertiær tid Fisken fra Fiskeleret tilhører sandsynligvis Beryx-familien, og her ses et røntgenbillede af et nulevende medlem af Beryx-familien. Man ser tydeligt, at der er store ligheder mellem fossile og nulevende former. Foto Werner Schwarz- hans. Det hidtil eneste eksisterende sammen- hængende fi skeskelet VÆLG DEN RIGTIGE UDDANNELSE FOR DIG På Københavns Universitet har du gode muligheder for at opleve vores 21 naturvidenskabelige bacheloruddannelser. Det hjælper dig til at vælge den uddannelse, der bedst matcher, hvad du vil. Du kan blandt andet: Komme til Åbent Hus den 1. og 3. marts Blive Studer NÅR BJØRNEN GÅR I HI Forfatterne Karen G. Welinder er professor emerita (civilingeniør i kemi, lic. techn.) i bioteknologi ved Institut for Kemi og Biovidenskab, Aalborg Universitet. kgwbio.aau.dk Michael Toft Overgaard er professor mso, sam- me sted (cand.scient. og ph.d.). mtobio.aau.dk Ole Frøber Vinterkaravane på bjørnejagt i Dalarne, Sverige (Foto: Ole Frøbert) Forskerne har 60 min til alle målinger og prøvetag- ninger. Blod- og plasmaprøver blev indsamlet fra de samme syv 2-3 årige brunbjørne (Ursus arctos) i februar og igen i juni. (Foto: Ole Frøbert) Kropstemperaturen falder med ca. 6 Metoder og resultater Niveauerne af blodceller samt af ca. 200 dominerende proteiner af 150 metabolitter, især aminosyrer og fedtstoffer, blev bestemt i en vinter- og sommerblodprøve for hver enkelt bjørn med state-of-art massespektrometriske metoder og certifi cerede kliniske analyser. For hver blo FORSKNINGSARTIKEL standen er styret af lysintensiteten, muligvis via temperaturen. Det er et centralt grundvidenskabeligt spørgsmål for biologer. Her kommer vi til kort som kemikere/læger. Vores bidrag har bestået i at vise, hvordan et dyr/menneske er udsty- ret til at kunne overleve ekstreme tilsta MATEMATIKKEN I AKUSTIKKEN At Peter Møller Juhl i dag forsker i akustik er en tilfældighed, men måske alligevel en naturlig konsekvens af en livslang interesse for matematik. Han giver her en personlig beretning om sin vej ind i dette fascinerende fagområde. Om forfatteren Peter Møller Juhl er lektor Foto: Shutterstock Flagermusens fantastiske hørelse Den såkaldte Boundary Ele- ment-metode er meget velegnet til at modellere geometriens indflydelse på lydfeltet, og figuren nedenfor viser lydtrykket på fla- germusens trommehinder for henholdsvis højre og venstre øre, når flagermusen udsættes for e Mikrofonens matematik Mange akustiske problemer kan beskrives ved hjælp af Helmholtz ligning, der er en andenordens par- tiel differentialligning i lydtrykket. Lydtrykket er i disse modeller et rotationsfrit skalarfelt. Imidlertid er det ved design af små akustiske transducere som mikrofoner i no- g Lyd og hørelsen Lyd i luft er svingninger af luftens molekyler fra deres ligevægtstil- stand. Ved frekvensen 1000 Hz er menneskets høretærskel på 0 decibel svarende til et lydtryk på 0,00002 Pa (Pascal). Ved denne amplitude er molekylernes udsving- samplitude omkring 8 picometer (en picometer = 10 - JULIUS THOMSEN kemiker, iværksætter og naturfi losof Den danske kemiker Julius Thomsen (1826-1909) var en central, men i dag noget overset skikkelse i 1800-tallets kemiske videnskab. På grundlag af en ny biografi gives en indføring i hans bidrag til datidens videnskabelige og tekniske kemi. Om forf P E R S P E K T I VA R T I K E L Et af Thomsens mange kemiske eksperimenter, som her drejer sig om at bestemme dannelsesvarmen for hydrogenchlorid (HCl). Fra Thermochemische Untersuchungen, bd. 1, 1882. havde skabt et profi tabelt industrie- ventyr ved at udnytte kryolitten. Fra videnskab til indust Thomsens periodiske system fra 1895 med vandrette grupper og lodrette perioder. Bemærk at de inaktive gasser endnu ikke er kommet med. Kilde: J. Thomsen, Classifi cationa des corps simples, Videnskabernes Selskab, Oversigt, 1895, s. 132-136. Thomsen i laboratoriet. bind med titlen Thermochemis- che P E R S P E K T I VA R T I K E L blevet til i en udviklingsproces analog til den, Darwin havde foreslået for de levende skab- ninger. I et skrift fra 1887 gjorde han sig til talsmand for ideen om uorganisk darwinisme. Når der kun findes grundstoffer med visse atomvægte, så måtte man ifølge Thomsen s S E RV I C E BØGER FAKTA FAK TA FAK TA Hanne Strager: Et beskedent geni. Gyl- dendal 2016. 288 sider, 299,95 kr. Frédéric Jiguet og Aurélien Audevardt: Alle Europas fugle. Gylden- dal 2016. 460 sider, 349,95 kr. Ulrik I. Uggerhøj: Spe- ciel Relativitetsteori. Aarhus Universi- tetsforlag 2016. 319 si A K T U E L N AT U RV I D E N S K A B I G Y M N A S I E T Et godt tilbud til dit gymnas ium Lige nu tilbyder vi skoleabonnementer på Aktuel Naturvidenskab til yderst fordelagtige priser. Modtag fx en pakke med 20 eksemplarer af hvert nummer i et år for kun 475 kr. (ex moms). Den lave pris er mulig i Al henvendelse til: Aktuel Naturvidenskab, Ny Munkegade 120, Bygn. 1520, 8000 Aarhus C Tlf.: 70 25 55 12 / 87 15 20 94, E-post: aktuelnaturvidenskababo-service.dk Bæredygtige bøffer Af Carsten R. Kjaer, Aktuel Naturvidenskab A nders Lund og Anders Dahlin er vilde med store saftige bøffer. Derved ads