Vad är egentligen nytta?

Vad är egentligen nytta? Det frågar jag mig när jag läser väl valda delar av den forskningsproposition som den svenska regeringen med forskningsminister Leijonborg i spetsen presenterade idag. Den är knappt 300 sidor lång, och det är följaktligen inte helt enkelt att sortera ut de verkligt väsentliga delarna vid en hastig genomläsning.

Det finns en hel del bra saker i den, som ökade forskningsmedel och ökat fokus på kvalitet som grund för resurstilldelning. Men så finns det punkter där man missar grovt också. Som när det gäller "yngre forskare". En översättning av byråkratiskan av de avsnitt som behandlar "yngre forskare" leder till följande slutsats om regeringens ståndpunkt: De tycker att yngre forskare är viktiga och gillar ideen om 2-årig postdoktorsanställning i Sverige som karriärväg, och hänvisar i övrigt till befattningsutredningen. (Jag är i ärlighetens namn inte riktigt säker på att de har förstått att man räknas som "yngre forskare" fram tills dess att man får sin docenttitel eller så.)

Och så är det där med nyttan då. Kapitel 4.5.3 har rubriken "Forskningen ska i högre utsträckning än idag komma tilll nytta." Och jag undrar verkligen vad man menar med "nytta" i det här sammanhanget. Enligt min mening hade kanske lite fler av de där nästan 300 sidorna kunnat användas till att problematisera nyttobegreppet lite grann, för saken är ju den att vi faktiskt inte vet vilka av dagens upptäckter som kommer att visa sig "nyttiga" i framtiden.

Mina förväntningar var inte så högt ställda, så propositionen får godkänt. Letar ni efter någpt spännande att läsa föreslår jag dock att ni tar er an Dawkings, Jay Gould eller Feynman, eller för den delen Ayn Rand eller Naomi Klein eller... Ja ni förstår vart jag vill komma tror jag.

Röntgenstrålning från tejp

Om du går in i ett mörkt rum och river upp ett gummerat kuvert så kan du få se ett blålila ljus i skarven där limmet slits upp. Detta beror på en process som kallas tribolumenicens, som uppstår när limmolekylerna dras i sär. Ljuset uppstår när laddningar som dras isär åter rekombinerar. Urladdningen joniserar luften och det blå ljuset är den typiska emissionen från kväve.

Sedan 1950-talet har man vetat att när man drar isär tejp så sträcker sig spektrat för det utskickade ljuset till långt högre energier än det synliga. Det är t.o.m. möjligt att få fram röntgenstrålar. Röntgenstrålning uppkommer när elektroner med hög energi kolliderar med ett fast material och skickar ut s.k. bromsstrålning. När tejpen dras i sär kommer den klippiga sidan att laddas upp med positiv laddning och polyetylenrullen att få en negativ laddning. Laddningen kan byggas upp till sådana nivåer att de kan accelerera elektronerna tillräckligt för att skapa röntgenstrålning. Just detta har en forskargrupp i USA studerat och publicerat i veckans Nature*.

Forskarna placerade en tejprulle på en spole i en vacuumkammare. tillsammans med mätare för kraften som behövs för att dra ut tejpen med en viss hastighet. Detektorer för röntgenstrålning placerades utanför kammaren så att de såg tejpen genom ett fönster.

Vad forskarna såg var inte bara den "vanliga" röntgenstrålningen, utan även korta, intensiva pulser av röntgenfotoner med hög energi. De korta pulserna uppstod när dragkraften fluktuerade och många limmolekyler plötsligt gick av samtidigt (s.k. stick-slip-fenomen). Pulserna är intensiva nog för att kunna fungera som källa vid röntgenavbildning.

Riktigt hur de här intensiva pulserna, som bara är 1-2 nanosekunder, kan uppstå räcker vår för förståelse för triboluminescens och triboelektisk uppladdning (tänk katt+ebonitstav) inte till att förklara, men det krävs att en mycket stor laddning kan byggas upp. Forskarna uppmanar till ytterligare studier av liknande system för att man skall förstå men om triboluminescens och de spekulerar i huruvida sk jordbävningsljus som man hoppas kunna använda till förvarning, kan uppkomma vid liknande processer.

* Carlos G. Camara, Juan V. Escobar, Jonathan R. Hird och Seth J. Putterman, "Correlation between nanosecond X-ray flashes and stick–slip friction in peeling tape". Nature 455, 1089-1092 (2008).

Andra bloggar om: vetenskap, fysik, triboluminescens, röntgen, ljus.

Vetenskapliga motioner

Jag har börjat kolla igenom några av de 3675 motioner som inkommit under den allmänna motionstiden. Det jag letat efter är motioner med vetenskaplig inriktning. Jag har säkerligen missat många, men kanske kan läsare fylla det de finner intressant.

Bland de riktigt bra, och riktigt viktiga, vetenskapliga motionerna finns Chatrine Pålsson Ahlgrens (kd) motion 2008/09:Ub575 Forskningsinriktad utveckling för lärare. Det handlar om frågan om lärarutbildningens snuttifiering. Tidigare var det möjligt att bli ämneslärare genom att inom lärarutbildningen, eller genom pedagogisk påbyggnad, skaffa en magisterexamen inom sitt ämne. Som lärarutbildningen ser ut idag är detta knappast längre möjligt (åtminstone inte inom fysik, som är det jag själv har erfarenhet från). Mängden pedagogiska kurser har ökat och den pedagogiska påbyggnaden är numera ett och ett halvt år. Det innebär att ytterligt få lärare idag har haft någon kontakt med forskningen inom sitt ämne, och ännu färre bedrivit egen forskning. Man hinner helt enkelt inte med en magisterexamen plus lärarutbildning. Att Ahlgren lyfter fram detta problem är bra.

Andra bra motioner är Yvonne Anderssons (kd) motioner Motion 2008/09:N352 Svensk rymdpolicy (med Betty Malmberg (m)) och Motion 2008/09:N396 Svensk rymdverksamhet som syftar till skapandet av en svensk policy för rymdforskning och fortsatt stöd till Odin-satellitmätningarna.

Cecilia Widegren (m) fastställer i sin motion 2008/09:MJ404 Djurförsökens framtid att "nya djurskyddsregler inte får påverka Sverige som forskarland". Inom många miljörörelser och djurrättsorganisationer ses djurförsök som alltigenom onda, trots att det i många fall (t.ex. läkemedelsprövning) saknas realistiska alternativ. Den svenska lagstiftningen, som är mycket sträng, säger också att djurförsök inte får ske om det finns alternativ. Trots detta motionerar Ulf Holm och Helena Leander (mp) i Motion 2008/09:Sk427 Skatt på djurförsök om en särskild punktskatt på försök i syfte att ersätta dem med "tester på odlade celler och dator­modeller, vars resultat inom många försöksområden stämmer överrens med verkligheten i 85–97 % av fallen". Men 85–97 % är inte alltid bra nog. Om vi bara tittar på i år så hade vare sig kemi- eller medicinnobelpriset varit möjligt utan djurförsök.

Andreas Norlén och Finn Bengtsson (m) har lagt fram en motion om stärkande av högskolans fria ställning jämtemot politikerna, Motion 2008/09:Ub285 Forskningen vid universitet och högskolor. Man vill även rulla tillbaka reformen om de s.k. Tham-professurerna och återinföra professorernas anställningstrygghet. Jag vet inte hur det kommer att fungera rent praktiskt, men man kan väl lugnt säga att Tham-professurerna inte är en succé.

Men naturligtvis finns en del kufmotioner också. Bland annat har miljöpartiet (varför är det alltid de?) motionerat om elallergi. Jan Lindholm m.fl. (mp) motionerar i Motion 2008/09:Fö229 Elrelaterad ohälsa om utbyggnaden av "lågstrålande områden" och mer forskning om hälsoeffekter av icke-joniserande strålning. I hela motionen presenteras elöverkänslighet, eller elrelaterad ohälsa som man kallar det nu, som ett faktum trots att knappast något vetenskapligt belägg för detta finns. En intressant undersökning nyligen* utsatte "elöverkänsliga" och en kontrollgrupp för mobilstrålning och mätte responsen, dels men fMRI och dels genom att försökspersonerna fick beskriva sina obehag på en skala från 1-5. Man mätte reella obehag hos de elöverkänsliga, i samklang med deras beskrivna upplevelser. Kruxet var bara att det inte fanns någon mobilstrålning. Effekten var alltså helt psykosomatisk. En mer läslig beskrivning fanns i The Economist för några veckor sedan. Vänsterpartiet ser också strålningen som farlig och vill i motionen 2008/09:C209 En jämställd och miljöanpassad samhällsplanering begränsa utbyggnaden av bl.a. 3G-nätet.

Marianne Walz (m) "Motion 2008/09:Ub384 Svenska som vetenskapligt språk" har beskrivits här.

Finns det andra vetenskapliga motioner som är särskilt bra eller dåliga och som bör lyftas fram? Gör det i kommentarerna.

* M. Landgrebe et al. Neuronal correlates of symptom formation in functional somatic syndromes: A fMRI study. NeuroImage 41, 1336-1344 (2008)

Andra bloggar om: Vetenskap, motioner, politik, riksdagen. Intressant?

Att göra det osynliga synligt - årets kemipris

Vi diskuterade potentiella nobelprisvinnare i kemi över lunchen i tisdags. Diskussionen avslutades med att vi enades om att vi hoppades att det skulle vara ett "riktigt" kemipris, och inte något som lika gärna kunde ha belönats med medicin/fysiologipriset, eller något som egentligen är mer biologi än kemi. Våra gissningar och förhoppningar slog förstås (och som vanligt) fel...

Hur som helst, årets nobelpris i kemi belönar upptäckten (Shimomura), applikationerna (Chalfie) och vidareutvecklingen (Tsiens) av grönt fluorescerande protein, GFP.

Sammanfattningsvis kan man säga att årets kemipris handlar om att göra annars osynliga biologiska/fysiologiska processer synliga. Med genteknikens hjälp kan GFP sättas in i gener i levande celler, och genom smart design av de här systemen kan fluorescensen slås på eller av, givet en viss händelse eller process i cellen, och på så sätt kan man följa annars "osynliga" biologiska processer. Ett exempel på ett viktigt användningsområden är möjligheten att faktiskt titta på hur cancerceller beter sig i levande vävnad.

Genom utvecklingen av andra, liknande proteiner som fluorescerar vid andra våglängder har man också kunnat konstruera mer komplicerade system, för att kunna följa flera olika steg i ett händelseförlopp. Det bästa exemplet på detta är antagligen de genmodfierade möss som några Harvardforskare rapporterade i Nature förra året. Kombinationen av proteiner som fluorescerar gult, blått och rött ljus ledde till att forskarna kunde följa enskilda nervtrådar i mössens hjärnor. Experimentet döptes förstås till "brainbow".

Det råder inget tvivel om att GFP-upptäckten och dess applikationer är en stor vetenskaplig händelse, som har betytt mycket för medicinsk, biologisk och biokemisk forskning. Men så där väldigt mycket kemi ligger det inte bakom det här priset.

Shimomura upptäckte GFP när han studerade självlysande maneter under 1960-talet. Självlysande maneter är ju nu inte någon typisk kemi, men att studera GFP:s fotofysiska egenskaper är däremot kemiskt så att det förslår (även om det heter fotofysik), och det gjorde Shimomura. Det bör dock tilläggas att om allt stannat vid maneter och GFP:s fluorescens så hade det knappast renderat ett nobelpris.

Men, slumpen ledde till att rundmaskforskaren Chalfie får höra talas om det "självlysande"* proteinet dryga 20 åre senare, och han fick idén att inkorporera GFP i den genomskinliga rundmaskens gener så att han skulle han kunna följa biologiska/fysilogiska/biokemiska processer i masken, genom att lysa på den med UV-ljus. Efter ett drygt decennium av forskning som mest var av molekylärbiologisk och genteknisk karaktär publicerades de första resultaten i Science 1994. Och proteiner är visserligen (stora) molekyler, men man får nog säga att det är relativt ovanligt för kemister att studera rundmaskar på arbetstid...

Nå, hur kul är det med bara grönt ljus? Inte kul alls tyckte Tsiens, och för den delen också flera andra forskargruppper. Så, den självklara fortsättningen var förstås att, genom att studera GFP och framför allt kromoforen (den delen av molekylen som faktiskt får det att lysa grönt) förstå hur man skulle kunna designa andra proteiner, med andra färger. Och allt detta arbete ledde så småningom till publikationer som den om mössens "brainbow". Tsiens är väl också den som är mest kemist av årets kemipristagare, och som faktiskt arbetar på en institution som har ordet kemi med i namnet.

Pristagarna är väl värda att uppmärksammas för sina resultat, därom tror jag inte att det råder några tvivel. Men som det verkligen är ett kemipris kan nog debatteras...

*Det är naturligtvis felaktigt att prata om GFP som "självlysande", eftersom det inte lyser innan det har exciterats med UV- eller blått ljus.

Brutna symmetrier - årets Nobelpris i fysik

Som de flesta säkert läst vid det här laget fick två japaner och en amerikan (med japansk härkomst) årets fysikpris. Att det handlar om brutna symmetrier ser man i rubrikerna, men vad innebär det?

Priset är för teorier inom partikelfysiken och är i sina detaljer mycket svår att förklara. Teorier är nämligen skrivna med ett matematiskt språk, och översättning till svenska eller andra talade språk låter sig bara göras med mer eller mindre korrekta liknelser.

För att börja skrapa på ytan bör man först titta på symmetrier. Inom fysiken, liksom inom konsten, är symmetri en eftersökt egenskap. Symmetrier både förenklar beräkningar och visar vägen mot nya lagar. T.ex. är lagen om rörelsemängdens bevarande en direkt följd av att fysiken är symmetrisk under förflyttning. D.v.s. det spelar ingen roll om man mäter något här ... eller här. Vad Nambu visade på 60-talet var symmetrier ibland kan gömma sig. Trots att all växelverkan, alla krafter, följer en viss symmetri, kan det visa sig att det lägsta energitillståndet (även kallat vacuum- eller grundtillståndet) är asymmetriskt. En magnet har t.ex. en tydlig asymmetri, en nord+ och en sydsida. Men om man hettar upp en magnet, d.v.s. lyfter den från grundtillståndet, till över en kritisk temperatur (Curietemperaturen) så förloras magnetismen och symmetrin är återställd. När magneten åter kyls till under Curietemperaturen så kommer magnetismen och assymetrin tillbaka, symmetrin bryts alltså spontant. Eftersom grundtillståndet är det vi oftast ser, kan vi på så sätt missa viktiga symmetrier. Nambu visade hur det här går till inom de fältteorier som beskriver partiklarnas lagar och att lagarnas symmetrier fortfarande är giltiga, även om grundtillståndet inte är symmetriskt. Ett viktigt, och aktuellt, exempel på ett spontant symmetribrott är att alla partiklar skulle vara masslösa om det inte vore för ett symmetribrott i form av Higgsmekanismen.

Den andra delen av priset går till studierna av ett speciellt symmetribrott som kallas CP-brott. Fysiker brukar identifiera tre grundläggande symmetrier:

• Spegelsymmetri (P för paritet) som innebär att alla lagar fungerar på samma sätt om man byter håll på alla riktningar, höger till vänster, upp till ner o.s.v.
• Laddningssymmetri (C för charge) som innebär att man byter tecken på alla laddningar, dvs byter partiklar mot dess antipartiklar.
  
• Tidssymmetri (T) som säger att fysikens lagar gäller likadant om tiden går baklänges.

Man kan visa att om man tar de grundläggande ekvationerna inom partikelfysiken och byter tecken (+ till -, - till +) på alla riktningar och laddningar och låter tiden gå baklänges, man utför en CPT-operation, så förblir allt oförändrat. Om vi var gjorda av antimateria och levde i en spegelvärld där tiden gick baklänges så skulle vi inte märka någon som helst skillnad. Fram till 1950-talet trodde man dock att allt dessa gällde var för sig. Det visade sig när man studerade radioaktiva sönderfall att man i vissa fall såg en höger-vänster-asymmetri. Saker såg inte likadant ut i en spegel. Man lyckades se att denna P-asymmetri balanserades av en motsvarande C-asymmetri, men att kombinationen CP fortfarande var giltig - en antipartikel i en spegelvärld uppför sig som en partikel.

Men 1964 gjorde James Cronin och Val Fitch mätningar på sönderfallet hos en grupp partiklar som kallas kaoner och upptäckte att även kombination av C och P symmetri var bruten. Detta var helt oväntat och ställde till en del bekymmer för teoretikerna och gav Cronin och Fitch Nobelpriset 1980. Det var Kobayashi och Maskawa som lade fram en teori som förklarade CP-brottet. Deras teori krävde att det skulle finnas tre familjer av de nyligen upptäckta kvarkarna. Tre familjer innebar sex kvarkar, men 1974, när teorin lades fram, hade man bara hittat tre. Maskawa-Kobayashi-teorin fick inte mycket uppmärksamhet. Men allteftersom kvarkarna ramlade in och slutligen när experiment, vid SLAC i Stanford och KEK i Japan, med sönderfall av B-mesoner visade sig ske exakt (inom en felmarginal på några procent) enligt teorin så har Maskawa-Kobayashi-teorin inlämmats i Standardmodellen för partikelfysiken.

CP-symmetrin är intimt förknippad med förhållandet mellan partiklar och antipartiklar, och ett av de stora mysterierna inom kosmologin är just varför det i universum finns mer partiklar än antipartiklar, när de i Big Bang borde skapats i samma omfattning. Man antar att detta beror på ett spontant symmetribrott av CP-typ som ledde till en liten övervikt av partiklar. Vilket gjorde att jag kan skriva det här idag. Problemet är att man idag vet att den nuvarande teorin inom Standardmodellen inte innehåller tillräckligt med CP-brott för att förklara skillnaden. Många hade därför hoppats på att SLAC- och KEK-experimenten skulle motbevisa Maskawa-Kobayashi-teorin och ge ledtrådar om vägen framåt. Så blev det inte, och Maskawa, Kobayashi och Nambu är väl värda sina pris.

För vidare läsning, se t.ex. Nobelkomitténs vetenskapliga bakgrund, Wikipedia (här, här och här), eller för riktig hard core, Maskawas och Kobayashis originalpapper. Nambus originalpublikation i PRL valdes ironiskt nog inte ut som ett "Milestone paper" av tidskriften. För övrigt skrev man om gömda symmetrier redan 2005 på Cosmic Variance.

Intressant?

Nobelpris för virusupptäckter

Årets nobelpris i fysiologi eller medicin belönar två olika viktiga virusupptäckter. Harald zur Hausen från Tyskland får halva priset för sin upptäckt att två typer av humant papillomvirus (HPV) orsakar livmoderhalscancer. Socialstyrelsen föreslog tidigare i år att vaccination av flickor mot HPV ska ingå i det allmänna vaccinationsprogrammet i Sverige. Francoise Barré-Sinoussi och Luc Montagnier från Frankrike delar på den andra halvan av priset som de får för upptäckten av HIV-viruset. Tidningsartiklar som beskriver priset och pristagarna finns bl a hos DN och SvD. 

IG Nobel prisen 2008

I väntan på de riktiga nobelprisen som börjar tillkännages nästa vecka så tänkte jag uppmärksamma IG Nobel prisen som delats ut under den gångna veckan. Här är en lista på 2008 års pris. Mitt intresse för katter gör naturligtvis att min favorit bland årets pris är biologipriset som går till en grupp som visat att loppor som lever på hundar hoppar högre än loppor som lever på katter. Ett pris går faktiskt för ovanlighetens skull till forskning som jag redan hört talas om. Det är medicinpriset som går till forskare som visat att dyrare placebo (sockerpiller) är effektivare än billigare placebo. Det var en artikel som publicerades i mars i år och som uppmärksammades i några tidningar. Alla försökspersonerna fick samma verkningslösa piller men hälften fick veta att de kostade 2,50 dollar per piller och hälften fick veta att priset sänkts till 0,10 dollar. De som trodde de fick dyrare medicin upplevde bättre effekt av den. Jag känner igen det från mig själv som blir misstänksam om jag tycker att något är alldeles för billigt.