nobelpris fysik

Forskare i klimat och kaos får Nobelpriset i fysik 2021

Pionjärer i utforskningen av planetens klimat och atomernas kaotiska värld får årets Nobelpris i fysik. Tre forskare delar på äran.

Pionjärer i utforskningen av planetens klimat och atomernas kaotiska värld får årets Nobelpris i fysik. Tre forskare delar på äran.

Shutterstock

I årets Nobelpris i fysik har Nobelkommittén fokuserat på vår förståelse av komplexa system och utvecklingen av metoder för att förutsäga hur de beter sig – från atomernas värld till global skala.

Hälften av priset delas av två klimatforskare: Japanen Syukuro Manabe från Princeton University i USA och tysken Klaus Hasselmann från Max Planck Institute for Meteorology i Hamburg.

Syukuro Manabe Klaus Hasselmann Nobelpris fysik

Klimatforskarna Syukuro Manabe och Klaus Hasselmann får Nobelpriset för sin utveckling av trovärdiga klimatmodeller.

© TT NEWS AGENCY/Reuters/Ritzau Scanpix & J.J. Guillen/EPA/Ritzau Scanpix

Manabe är en av pionjärerna inom klimatforskningen och han var bland de första som insåg att ett förhöjt innehåll av koldioxid i atmosfären skulle leda till ökade temperaturer på jordens yta. På 1960-talet utvecklade han klimatmodeller som för första gången tog hänsyn till hur luftmassornas rörelser förändras när temperaturen stiger.

Varmare luft stiger uppåt och för med sig vattenånga. Precis som koldioxid fungerar ångan som en växthusgas som driver på den global uppvärmning. Manabes insikt i denna dynamik ligger till grund för alla klimatmodeller som forskare använder i dag.

Klima Syukuro Manabe

På 1960-talet skapade Syukuro Manabe de första klimatmodellerna som jämförde balansen mellan strålningen från solen och strålningen från jorden (1) med transporten av vattenånga från luftlagren (2).

© © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Precis som Manabe har Hasselmann lämnat viktiga bidrag till utvecklingen av klimatmodeller som kan förutsäga effekterna av växthuseffekten. Inte minst har hans insikt om uppvärmning av haven hjälpt modellerna att koppla långsiktiga klimatförändringar med de förändringar i vädret som vi upplever. Dessutom har hans modeller lett till viktiga bevis för att den globala uppvärmningen beror på mänsklig aktivitet.

Forskare i materialmatematik

Andra halvan av årets Nobelpris går också till forskning på komplexa system – men inom ett helt annat område. Italienske Giorgio Parisi från Sapienza University i Rom får priset för sitt arbete med att kartlägga till synes kaotiska strukturer i material.

Giorgio Parisi Nobelpris fysik

Giorgio Parisi får Nobelpriset i fysik för sina matematiska teorier om komplexa strukturer i material.

© Accademia del Lincei/Zuma Press/Ritzau Scanpix

Till skillnad från exempelvis kristaller, där atomerna är placerade i fasta gitterstrukturer, har vissa material en betydligt mer komplex struktur där atomerna är allt annat än ordnade. De kan till exempel ha olika spinn eller magnetisk orientering.

I en legering av järn och koppar kan järnatomerna, som fungerar som små stavmagneter, således peka i alla möjliga riktningar.

Legering järn koppar

I en legering av järn och koppar verkar järnatomernas placering (röda) och orientering (svarta pilar) vara slumpmässig eftersom atomerna interagerar med varandra magnetiskt.

© © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Järnatomerna påverkar varandra med sina magnetfält, och i en tredimensionell struktur verkar atomernas orienteringen vara fullständigt slumpmässig. Men tack vare Parisis matematiska formler kan materialets struktur beskrivas.

Matematiken som Parisi har utvecklat kan också användas inom helt andra områden, såsom hjärnforskning och utveckling av självlärande datorer.

Nobelpriskommittén understryker att samtliga tre pristagare har det gemensamt att de genom att förstå fysiska fenomen i detalj har lyckats skapa modeller som kan förutsäga deras effekter i större skala.