Nobelpriset i fysik 2009
Pris för lysande insatser
Årets Nobelpris i fysik går i ljusets tecken. Halva priset går till Charles K. Kao och den andra hälften gemensamt till Willard S. Boyle och George E. Smith. Tillsammans har pristagarna bidragit till att genomgripande förändra vardagen för de flesta nu levande människor, Charles Kao med sina banbrytande insatser för den optiska fibertekniken, Willard Boyle och George Smith för den CCD-teknik som bland annat sitter i våra digitalkameror.
Nobelpiris För drygt 50 år sedan, 1956, lades den första Atlantkabeln. I och med den gick det att kommunicera direkt mellan Europa och Amerika. Denna fantastiska kabel kunde samtidigt överföra ett stort antal telefonsamtal mellan kontinenterna, nämligen 36 stycken. Även om de galvaniska kablarna utvecklats sedan dess så innebar fiberoptiken en revolution.
Hög frekvens – snabb överföring
Anledningen till att optiska fibrer är så mycket effektivare att överföra information är att ljuset har en mycket kortare våglängd än de elektriska signaler eller radiosignaler man annars fått använda.
– Radiovågor har typiskt en frekvens på hundra megahertz. Elektriska signaler ligger ungefär där också, eftersom dämpningseffekter gör att det inte går att få igenom högre frekvenser i långa kablar. Ljus har typiskt en frekvens på hundra miljoner megahertz. Skillnaden i frekvens motsvarar i princip skillnaden i informationstäthet, säger Stefan Andersson-Engels, professor i atomfysik i Lund.
Det är denna ofantligt ökade kapacitet att överföra information som vi har att tacka för det ljud och de bilder vi skickar kors och tvärs över globen idag.
– Annars hade vi behövt en uppsjö av satelliter för att sköta den transatlantiska kommunikationen, och vi hade förmodligen haft ett textbaserat internet, precis som det såg ut innan fiberoptiken, säger Stefan Andersson-Engels.
En miljard kilometer fiberkabel
Denna utveckling tog på allvar fart när Charles Kao 1966 presenterade sina slutsatser efter några års studier av optiska fibrer. Man hade länge vetat att tunna trådar av glas, liksom tunna vattenstrålar, kan styra ljus. Förlusterna var emellertid stora. När Kao började forska på optiska fibrer återstod bara en procent av ljuset efter 20 meter i en fiber. Detta dög inte för att använda fibern som kommunikationsmedel.
Kao kom fram till att det inte var ojämnheterna i fibern som var problemet, vilket man tidigare trott. Det man måste göra var att tillverka renare glas. Numera når 95 procent av ljuset fram efter en kilometer i fibern. Tillsammans med effektiva optiska förstärkare har det gjort det globala kommunikationsnät vi idag ser som en självklarhet möjligt.
Den första optiska kabeln mellan USA och Europa lades 1988. Idag är jorden täckt av över en miljard kilometer fiberkabel, tillräckligt för att linda 25 000 varv runt jorden. Att säga att Charles Kao satt sina spår är en underdrift.
Nytt minne blev revolutionerande kamera
Den andra halvan av årets Nobelpris i fysik delas ut för upptäckten av den digitala fotoplåten. Men upptäckten var mer eller mindre en slump, och ett av de exempel på när spjutspetsforskning leder till omvälvande resultat inom helt andra områden är forskningen avsett. Uppfinnarna Willard Boyle och George Smith jobbade på Bell Laboratories med att ta fram ett bättre elektroniskt minne. Något vidare minne blev det inte av deras arbetspass efter lunchen 8 september 1969. Däremot skissade de på en timme upp den första prototypen av en digital bildsensor som skulle revolutionera bildupptagning.
Utan CCD inga satellitbilder
Den kamera som numera finns i snart sagt varje mobil är säkert den mest spridda inkarnationen av Boyles och Smiths sensor, även om många kameror strikt talat inte innehåller en CCD-sensor utan de besläktade CMOS-sensorn. Men de kameror som skapar våra TV-sändningar bygger på digitalteknik, och det gör även de satelliter som övervakar katastrofområden och de vädersatelliter som fotograferar stormar och andra väderfenomen.
– Vi skulle heller inte haft alla de tjusiga bilderna från Hubble-teleskopet eller från sonder till andra planeter, säger Lennart Lindegren, professor i astronomi vid observatoriet i Lund. Utan CCD hade vi fortfarande varit hänvisade till fotografiska plåtar. De går visserligen att använda i teleskop på marken, men inte på rymdteleskop. Så utan CCD hade vi knappast haft någon satellitbaserad obsevationell astronomi.
Fysiken i demokratins tjänst
Sammantaget kan man säga att båda de upptäckter som 2009 belönats med Nobels fysikpris idag är mogna tekniker, som båda funnit otaliga tillämpningar, i flera fall långt ifrån de ursprungliga föreställningarna. Tillsammans gör de till exempel det möjligt för modiga individer att filma och sprida vad som händer i avlägsna oroshärdar, och på så sätt kraftigt kringskära repressiva regimers möjligheter att förtrycka sitt folk. Bara det är väl värt ett Nobelpris.
Text: Kim Bergström
Här finns artikeln publicerad på Naturvetarnas hemsida.
Läs även andra bloggares åsikter om Nobelpris, fysik
