nobelpris fysik

Forskere på klima og kaos får nobelprisen i fysikk 2021

Pionerer i utforskningen av klodens klima og atomenes kaotiske verden stikker av med årets nobelpris i fysikk. Tre forskere må dele på æren.

Pionerer i utforskningen av klodens klima og atomenes kaotiske verden stikker av med årets nobelpris i fysikk. Tre forskere må dele på æren.

Shutterstock

I årets utdeling av nobelprisen i fysikk har priskomiteen fokusert på forståelsen vår av komplekse systemer og utviklingen av metoder for å forutsi hvordan de oppfører seg. Fra atomenes verden til global skala.

Halvparten av prisen deles av to klimaforskere: Japanske Syukuro Manabe ved Princeton University i USA og tyske Klaus Hasselmann fra Max Planck-instituttet for meteorologi i Hamburg.

Syukuro Manabe Klaus Hasselmann nobelpris fysik

Klimaforskerne Syukuro Manabe og Klaus Hasselmann får nobelprisen for utviklingen av troverdige klimamodeller.

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

Manabe er en av pionerene i klimaforskningen, og han var blant de første som forsto at økt innhold av CO2 i atmosfæren ville føre til økt temperatur på jordens overflate. På 1960-tallet utviklet han klimamodeller som for første gang tok høyde for hvordan luftmassenes bevegelser endrer seg når temperaturen stiger.

Varmere luft stiger til værs og tar med seg vanndamp. Akkurat som CO2 fungerer dampen som en drivhusgass som forsterker den globale oppvarmingen. Manabes innsikt i denne dynamikken ligger til grunn for alle de klimamodellene forskerne bruker i dag.

Klima Syukuro Manabe

Syukuro Manabe skapte på 1960-tallet de første klimamodellene som sammenlignet balansen mellom strålingen fra solen og utstrålingen fra jorden (1) med luftlagenes transport av vanndamp (2).

© © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Akkurat som Manabe har Hasselmann gitt viktige bidrag til utvikling av klimamodeller som kan forutsi følgene av drivhuseffekten. Ikke minst har innsikten hans i oppvarming av havene hjulpet modellene til å forbinde langvarige klimaendringer med de endringene i været vi opplever. Dessuten har modellene hans levert viktige beviser for at den globale oppvarmingen skyldes menneskets aktivitet.

Forsker på materialers matematikk

Den andre halvparten av årets nobelpris går også til forskning på komplekse systemer, men på et helt annet område. Italienske Giorgio Parisi ved Sapienza-universitetet i Roma får prisen for arbeidet sitt med å kartlegge tilsynelatende kaotiske strukturer i materialer.

Giorgio Parisi nobelpris fysik

Giorgio Parisi får nobelprisen for sine matematiske teorier om komplekse strukturer i materialer.

© Accademia del Lincei/Zuma Press/Ritzau Scanpix

I motsetning til for eksempel krystaller, der atomene sitter i faste gitterstrukturer, har noen materialer en mye mer kompleks oppbygning, der atomene er alt annet enn velordnede. De kan for eksempel ha ulikt spinn eller ulik magnetisk orientering.

I en legering av jern og kobber kan jernatomene, som virker som små stavmagneter, peke i alle mulige retninger.

Legering jern kobber

I en legering av jern og kobber virker plasseringen av jernatomene (rødt) og orienteringen av dem (svarte piler) helt kaotisk fordi atomene påvirker hverandre magnetisk.

© © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Jernatomene påvirker hverandre med sine magnetiske felt, og i en tredimensjonal struktur virker det enkelte atomets orientering helt tilfeldig. Men takket være Parisis matematiske formler kan materialets struktur likevel beskrives.

Matematikken som Parisi har utviklet, kan dessuten brukes på helt andre felter, som hjerneforskning og utvikling av selvlærende datamaskiner.

Nobelpriskomiteen framhever at de tre prismottakerne nettopp har det til felles at de ved å forstå fysiske fenomener på mikronivå har klart å skape modeller som kan forutsi virkninger i større skala.