Oslo kommune har litt av hvert å holde styr på når det gjelder vanntilførsel og kloakk: 1550 kilometer vannledninger, 2250 kilometer kloakkrør og mer enn 100 pumpestasjoner.

Deler av denne infrastrukturen må selvsagt utbedres fra tid til annen for å unngå brudd og lekkasjer. Men hvordan kan man egentlig vite når et kloakkrør på Slemdal er modent for rehabilitering?

For Oslo kommune har avanserte statistiske modeller blitt en del av løsningen.

• Les også: Gi plass til vannet i byene

Rørdata i mengder

Før Vann- og avløpsetaten gjør utbedringer på en avløpsledning, filmer de innvendig for å få oversikt over hvordan det står til med rørene.

– Etter hvert har vi filmet ganske mange kilometer rør, og vi spurte oss selv om ikke dette var informasjon vi kunne bruke til å forutsi behovet for utbedring også i deler av nettet som vi ikke har filmet, forteller Arnhild Krogh, seksjonsleder for Vann- og avløpsetaten (VAV) i hovedstaden. 

Kommunen sitter nemlig også på en stor ledningsdatabase med oversikt over lengden på rørene, når de ble lagt, hvilke dimensjoner de har og hvilket materiale de er laget av. 

– Dermed oppsto ideen om å koble det vi visste fra deler av nettet med den store databasen. Tanken var at vi kunne overføre informasjon om tilstanden i bestemte deler av ledningsnettet til andre deler av nettet der rørene var omtrent like gamle, hadde samme dimensjon og var laget av samme materiale, forklarer Krogh.

Viktig kvalitetssikring

I samarbeid med Sintef og med støtte fra Regionale forskningsfond ble det først gjennomført et prosjekt for å se om dataene kommunen satt på virkelig kunne brukes til å lage en modell for å forutsi behovet for utbedring for hele avløpsnettet.

– Tidligere hadde etaten bare tegninger av ledningsnettet på papir, og da denne informasjonen ble digitalisert på slutten av 1980-tallet, ble det ikke lagt inn hvilket materiale rørene var laget av, sier Krogh.

Avdekket behov for oftere utbedring

Da datagrunnlaget var stort nok, utviklet forskere en avansert statistisk modell.

Basert på analyse av enorme mengder data om ledningsnettet, anslår modellen hvor store utskiftinger som bør gjøres, hvor de bør gjøres og når de bør gjøres. Modellen forteller også hvilke rørtyper Vann- og avløpsetaten må rette ekstra oppmerksomhet mot.

Hovedkonklusjonen er at etaten oftere må fornye avløpsnettet.

– Isolert sett kan du selvsagt si at utgiftene øker som følge av økt rehabilitering, men dette er altså nødvendig for å sikre innbyggerne i Oslo et godt og sikkert avløpssystem, sier Krogh.

– Samtidig vil vi se en positiv økonomisk effekt av at vi oftere kan sette inn tiltak før rørene går helt i stykker og vi må grave i gatene. Å fornye ledningene med å trekke en strømpe innvendig for å forlenge levetiden, er en billigere løsning enn å grave opp og legge nytt.

Bedre pumpeovervåking

Vann- og avløpsetaten i Oslo samler også inn informasjon om blant annet temperatur, energiforbruk og hvor mange timer pumpene går. Dette kan si noe om når slitedeler må skiftes ut.

– Tidligere har vi skiftet deler etter bestemte tidsintervaller, nå beveger vi oss over mot en praksis der analyser av overvåkingsdata i større grad gjør oss i stand til å foreta utskiftinger basert på utstyrets faktiske tilstand, sier Krogh.

– Ikke for seint, men heller ikke for tidlig.

Krøll med klor

Et vikitig tema for forskerne har vært sikkerhet. Mange osloboere husker sikkert en hendelse fra 2011, da en slange mellom klortank og doseringsutstyr sprang lekk og ufortynnet klor etter hvert fant veien ut i Akerselva.

– Hadde vi hatt samme overvåking i 2011 som vi har nå, ville dette sannsynligvis ikke ha skjedd. I dag har vi nivåmålere på alle klortankene, slik at alarmen går umiddelbart dersom innholdet i tanken synker fortere enn normalt.

Vann- og avløpsetaten har også gjort forsøk med bruk av trådløs kommunikasjon som supplement til de faste linjene som brukes til kontinuerlig overvåking av vannkvalitet, vanntrykk, vannmengde og lignende.

Informasjonssikkerhet har blitt stadig viktigere for etaten, og en sjekkliste utviklet for etaten har også nylig Mattilsynet brukt når de har spurt andre norske vannverk om i hvilken grad man fokuserer på informasjonssikkerhet.

Kanonen skal gjøre det mulig å fotografere molekylstrukturene i materialer og proteiner 30 ganger bedre enn hva som er mulig i dag.

Forbedringen blir som å belyse gjenstander med blits fremfor stearinlys. Den gjør det mulig å avbilde selv de minste atomene i et molekyl.

Den nye nøytronkanonen skal brukes i en rekke viktige eksperimenter innenfor nano- og materialteknologi, fysikk, medisin, farmasi, biovitenskap og arkeologi. Den har fått det klingende navnet European Spallation Space (ESS). Anlegget skal bygges i Lund i Sverige.

Prislapp: 15 milliarder kroner. Det er like mye som tre operabygg. 17 europeiske land er med på dugnaden. Norge bidrar med 375 millioner kroner. Det første spadetaket er tatt, og kanonen er klar til bruk om ni år.

Europa har i dag mer enn 5000 vitenskapsmenn som bruker nøytroner i forskningen sin.

– ESS vil ha stor betydning for europeisk forskning og åpner muligheter for å utvikle helt nye materialer. Den geografiske nærheten gir forskerne våre særlig gode muligheter, påpeker viserektor Knut Fægri ved Universitetet i Oslo (UiO).

Dugnad

Akkurat som tusenvis av fysikere har samarbeidet om å få bygget det krevende partikkelkollisjonsanlegget i Cern, der forskere skulle finne universets minste partikler og forklaringen på hva som skjedde rett etter Big Bang, går fysikere i mange land denne gang sammen om å bygge nøytronkanonen i Lund. Hvert land skal bygge sin del. 1300 forskere er involvert.

– Det blir ingen hyllevare. Maskinene er basert på superledende teknologi som er forsket frem de siste tjue årene. Det er nettopp denne forskningen ESS nyter godt av nå. Alt må designes, testes og forskes frem.

– Vi tøyer grensene for hva som er mulig, forteller ekspert på partikkelakseleratorer, førsteamanuensis Erik Adli på Fysisk institutt ved UiO.

Skyter protoner

Kort fortalt skal anlegget skyte nøytroner i en enorm hastighet inn gjennom de materialene som skal undersøkes. Måten nøytronene skifter retning på, kan brukes til å beregne hvordan strukturen ser ut inne i materialet.

Dette er lettere sagt enn gjort.

Det hele starter med å skyte protoner, som er de ladede partiklene i atomkjernen og akselerere dem opp i en enorm hastighet i en seks hundre meter lang partikkelakselerator.

Bare akseleratoren i seg selv skal settes sammen av mer enn tusen spesiallagde komponenter.

Akselereringen skjer ved å sende protonene gjennom svært sterke elektriske felt med en spenning på to milliarder volt. Spenningen er ni millioner ganger høyere enn i strømkontakten din.

– For å kunne skjønne hvor kraftig akseleratoren er, kan vi sammenligne det med å slenge inn biler på ett tonn i 100 kilometer i timen 14 ganger i sekundet, 24 timer i døgnet året rundt, forteller Erik Adli.

Knuser atomer

Når protonene har kommet opp i høy hastighet, skal de kollidere med og slå løs nøytroner fra et nøytronrikt metall, bestående av grunnstoffet wolfram.

Selv om anlegget skal gå døgnet rundt, har den bæreposestore klumpen med wolfram nok nøytroner til et helt års forbruk.

For hvert proton som sendes inn i wolframklumpen, skal det slås løs 20 nøytroner. Det kan derfor kjøres 20 parallelle eksperimenter samtidig. Oppløsningen vil bli overveldende god.

– Det vil bli mulig å se detaljer så små som en hundremilliontedels millimeter, som er bredden på atomene i et molekyl.

Samtidig vil systemet gjøre det mulig å se hvordan et materiale endrer seg molekylært i en kjemisk reaksjon. Her er det snakk om en tidsoppløsning på en milliontedels sekund.

– Vi kan da se hvordan molekylene reagerer med hverandre.

En av de store utfordringene er å bygge opp en så kraftig protonstråle uten å ødelegge alt på veien. Hvis strålen går feil vei, kan skadene lamme anlegget i flere måneder.

– Akseleratoren må derfor være like robust som en kjernereaktor, poengterer Erik Adli.

Reagerer på medisiner

Nøytronkanonen kan brukes til å få en dypere forståelse av hvordan cellene våre reagerer på legemidler.

– Med ESS kan vi gjøre mange nye typer målinger på biologiske molekyler og studere de kjemiske reaksjonene i mikrosekunder. Det er ikke mulig i dag. Vi kan også lage nanopartikler til medisinsk bruk, forteller postdoktor Reidar Lund.

Forsker Preben Morth ved Norsk senter for molekylærmedisin, har tatt et dypdykk i hvordan proteiner pumper ioner, som altså er ladde atomer, gjennom celleveggene for å opprettholde likevekten av salter i cellene.

– ESS åpner muligheten for en mer dyptgående forskning i strukturell biologi, forteller Morth og trekker frem muligheten til å teste ut hvordan medisiner reagerer på molekylnivå i cellene.

– Tabletter inneholder molekyler som kommer fra den kjemiske industrien. Det er viktig å teste hvordan de kunstige molekylene reagerer i kroppen, slik som hvordan de reagerer med proteiner i cellene og påvirker dynamikken i cellemembranene. Vi vil gjerne forstå dette nøyaktig, poengterer Preben Morth.

Avslører proteiner

Professor K. Kristoffer Andersson på Institutt for biovitenskap ved UiO sier nøytronkanonen kan gi ny informasjon om strukturen og funksjonen til proteiner.

– ESS gjør det mulig å se små, viktige detaljer i proteiner, som er meget vanskelige å få øye på med vanlig røntgen. Ett eksempel er hydrogenbindingene med andre atomer. Forskningsanlegget kan derfor gi oss ny informasjon som kan bli viktig for å utvikle nye legemidler, sier Andersson.

Professor Ute Krengel på Kjemisk institutt forsker på proteiner i levende celler og er nå i gang med å finne ny medisin mot tuberkulose.

Noen ganger drar hun til «den europeiske synkrotronen », en kraftig røntgenmaskin, i Grenoble for å undersøke proteiner. Synkrotronen har en svær strålekilde med en omkrets på nesten en kilometer. Uheldigvis påvirker røntgenstråler ømfintlige, biologiske prøver.

– Derimot er det nesten ingen stråleskader på materialet når man bombarderer det med nøytroner, fremhever Krengel.

Helt nye materialer

Materialforskerne vil også ha stor glede av nøytronkanonen.

– Nøytroner er svært egnet for å trenge inn og avdekke spenninger og sprekker i forskjellige typer metaller og materialer uten å ødelegge dem. Med ESS kan vi for første gang observere hydrogenatomer i faste materialer, sier Bjørn Hauback.

Han er både professor på Fysisk institutt ved UiO og forskningsleder på avdeling for fysikk ved Institutt for energiteknikk på Kjeller.

– Dette er viktig for å kunne forske på materialer til hydrogenlagring, brenselceller, batterier og solceller, poengterer Hauback.

Kjemiprofessor Helmer Fjellvåg på UiO har 30 års erfaring med nøytronanalyser.

– ESS kan bli viktig for norsk materialforskning og vil være et svært viktig supplement til røntgenbaserte studier når man skal studere kontraster mellom nabogrunnstoffer i det periodiske systemet og bindinger mellom lette og tunge grunnstoffer, påpeker Fjellvåg.

Atomkraftverk

ESS kan også brukes til å studere nye egenskaper i den neste generasjonen kjernekraftreaktorer. Her skal det brukes nøytroner med større bevegelsesenergi enn i dagens reaktorer.

– Ved å bruke høyere bevegelsesenergi på nøytroner, kan vi benytte andre typer isotoper som brensel enn i dag. Ett eksempel er Thorium, sier stipendiat Sunniva Rose.

– Vi kan også bedre bruken av fossilt materiale. Det betyr at vi kan bruke mer atomavfall til energi og dermed kvitte oss med mer av det gamle avfallet, sier hun.

Ett av mange verktøy

Forskningsdekan Svein Stølen på det Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet ved UiO påpeker at ESS helt klart vil sprenge vitenskapelige barrierer.

– Nøytroner kan brukes til å avsløre struktur og dynamikk i molekyler og faste stoffer. Men det er ikke slik at dette anlegget nødvendigvis direkte og alene gir nye materialer og medisiner, selv om det er det politikerne ønsker å høre.

– Men jeg er overbevist om at anlegget, i kombinasjon med andre forskningsanlegg, vil være viktig, poengterer Svein Stølen, som minner om at materialforskerne trenger en svær verktøykasse og at ESS bare er ett av de mange verktøyene forskerne trenger, sier Stølen.

De amerikanske forskerne har undersøkt hvor mye tid babyer bruker på nettbrett, mobil og TV. Allerede seks måneder gamle får noen en halv time med skjermtid hver dag.

Det er The American Academy of Pediatrics som står bak den nye studien. De jobber med barnehelse og fraråder all bruk av TV, nettbrett og mobilapper for barn under to år.

Halvparten så TV

Studien er gjort på amerikanere som bruker en offentlig helsestasjon for lavinntektsfamilier. Den er dermed ikke representativ for hele befolkningen.

I pressemeldingen skriver forskerne at barn yngre enn ett år bruker mer medier enn de hadde trodd.

De synes det er overraskende at over halvparten av ettåringene hadde sett TV-programmer, rundt en tredel hadde rørt eller scrollet på en skjerm, hver fjerde hadde ringt med en mobiltelefon, 15 prosent brukte apper og 12 prosent hadde spilt dataspill.

• Les også: Dårlig søvn med duppeditter

Innen de fylte to år brukte de fleste av barna mobiler eller nettbrett.

Foreldre er positive

Det finnes mange apper for spedbarn til nettbrett og smarttelefoner der barna for eksempel kan spille piano eller sprekke virtuelle ballonger.

I en europeisk rapport om skjermbruk som kom tidligere i år står det at forskningen henger etter. Dette til tross for en betydelig økning i bruk av slik teknologi hos svært små barn.

Senter for IKT i utdanningen sjekket i 2011 ut bruken av digitale enheter hos barn fra 0 til 6 år her i Norge. Foreldrene til nesten 1300 barn ble spurt om barnas vaner.

• Les også: Fete barn sliter ved mye skjermtid

En av konklusjonene fra denne undersøkelsen var at norske foreldre er positive til barns bruk av digitale enheter.

Foreldrene følger med, deltar og lager regler for å begrense tiden barna bruker på dette. Lek som ikke har noe med den digital verden å gjøre utgjør fremdeles den største delen av norske barns fritid.

Mer enn i USA

Den norske studien så også på hvor tidlig barn får prøve forskjellige ting. De aller fleste barna hadde sett på TV eller film før de var ett år. Altså flere enn i den nye studien fra USA hvor rundt halvparten av ettåringene hadde sett på TV.

• Les også: Er unge mindre aktive enn før?

Nesten hvert tredje barn i den norske undersøkelsen var under tre år da de brukte trykkfølsom skjerm for første gang, som på et nettbrett eller smarttelefon. 38 prosent av barna hadde aldri brukt trykkfølsom skjerm.

Dette var altså i 2011. En ny europeisk studie fant også at små barn har en del skjermtid, men at det balanseres bra med andre leker.

Fin balanse

Norge er ikke med i den nye europeiske rapporten som kom i år. Men denne har lignende konklusjoner som den norske fra 2011. Her har forskerne sett på den digitale hverdagen til 119 barn mellom 0 og 8 år.

En av hovedkonklusjonene i denne rapporten er at digitale spill og apper er en del av de minste barnas liv også i Europa, men at bruken balanseres bra med andre aktiviteter. Som å leke med andre leker eller være ute.

De mener det er mye positivt med at barn bruker digital teknologi. At appene og spillene kan utfordre barna kreativt og være lærerike.

De legger imidlertid til at det burde lages informasjonsmateriell for å hjelpe foreldrene til å lære barna nettvett og kritisk tenkning på digitale plattformer allerede fra tidlig alder.

Referanser:

Hilda Kabali m.fl: First Exposure and Use of Mobile Media in Young Children, presentert i et foredrag på San Diego Convention Center, 25.april 2015. doi: 10.1542/aapnews.20150425-3

Guðmundsdóttir, Gréta Björk og Hardersen, Barbro: Småbarns digitale univers. 0–6-åringers tilgang til og bruk av digitale enheter på fritiden. Senter for IKT i utdanningen, 2011.

Chaudron, Stephane: Young Children (0-8) and digital technology: A qualitative exploratory study across seven countries. Publications Office of the European Union, 2015. doi: 10.2788/00749

Rettskrivingen er like god, enten elevene skriver på brett eller for hånd.

Og når nettbrettelevene i stedet må skrive med blyant på papir, skriver de like raskt som håndskriftelevene. Men de skriver styggere.

Nettbrett i skriveopplæringen

Mye bruk av nettbrett i skriveopplæringen trenger altså ikke å svekke verken skrivehastighet på papir eller barnas rettskriving, konkluderer forskerne bak en  ny studie gjort av forskere i Oslo.

• Les også: Ny læring med nettbrett på finsk barneskole

Samtidig merker forskerne seg at åtte av de 14 elevene i nettbrett-klassen hadde en håndskrift som var så dårlig at lesbarheten ble svekket. Det samme gjaldt bare tre av de 15 elevene i klassen som brukte mest blyant og papir.

Norge har satset på IKT i skolen

Norge har satset aktivt på IKT i skolen. Norske barneskoler lar nettbrett og PC få en stadig større plass i skriveopplæringen, allerede på de første klassetrinnene.

• Les også: Svake elever sliter mest med lesing på skjerm

Til tross for denne satsingen, har det vært lite forskning som ser på hvor smart dette egentlig er. Heller ikke internasjonalt finnes det særlig med forskning å støtte seg på, for den som lurer på om unger i småskolen bør bruke data om de skal bli gode til å skrive.

Liten studie, men klart resultat

Forskerne bak denne norske studien understreker at det er en liten undersøkelse de har gjennomført. Bare noen få tredjeklassinger har deltatt. Det dreier seg dessuten om en kvasi-eksperimentell studie. Det vil si en studie der man sammenligner to grupper – her to skoleklasser – hvor forskerne ikke har hatt mulighet til å sikre at utvalget i de to gruppene er mest mulig tilfeldig sammensatt.

• Les også: Skjønner mindre og leser dårligere på skjerm

Likevel kan resultatet av denne lille studien trolig si oss noe om hvorvidt barn på småskoletrinnet som skal lære å skrive bra, bør bruke blyant og papir eller nettbrett/PC?

Kort oppsummert blir ungene like gode til å skrive, og de gjør det vesentlig raskere, om de får gjøre det på nettbrett eller PC. Data-skrivingen er også bedre tilpasset den virkeligheten hvor de aller fleste av ungene kommer til å bruke skrivingen sin.

Prisen er en styggere håndskrift.

En mer skapende skriveprosess

En annen studie av småskoleelever gjort av den svenske doktorgradskandidaten Anna Åkerfeldt, så på selve skriveprosessen. Skriving er jo ofte noe mer enn bare å produsere en tekst hurtigst mulig.

Her så Åkerfeldt at når elevene gikk fra å bruke blyant og papir, til å ta i bruk nettbrett/PC, så fikk skriveprosessen i mindre grad en lineær logikk. I stedet ble skriveprosessen mer skapende. Elevenes tanker ble mer visualiserte, og bildeskjermen ble «et verktøy for å tenke».

Referanser:

Jørgen Sjaastad, Sabine Wollscheid, Cathrine Tømte: «Pennal eller pad? Kvasi-eksperimentell studie av skrivehastighet i tidlig skriveopplæring med og uten digitale verktøy», Nifu-rapport 6/2015. Rapporten

Anna Åkerfeldt: «Reshaping of writing in the digital age». Nordic Journal of Digital Literacy, 2014. Sammendrag

Harald Hauglin åpner en metalldør. Innenfor gløder det varmt i metall. Flombelyst, under en dobbel glassklokke, hviler et lodd av platina og iridium tungt i sin egen vekt – en kilo. Nøyaktig en kilo.

Dette er kiloloddet som alle andre norske kilolodd veies mot. Men selv dette loddet kan bli veiet og funnet for lett – eller for tungt.

Da må det til Paris. Der står nemlig selve urkiloen. Denne reisen mot sannhetens øyeblikk er vist på kino – i Bent Hamers film 1001 gram. 

I filmen blir loddet passet på av Marie, spilt av Ane Dal Torp. Marie er metrolog. Les nøye: Hun er metrolog, ikke meteorolog. Hennes fag er ikke været. Det er å gi verden så nøyaktige måleenheter som mulig.

Ødelegger nattesøvnen

Harald Hauglin er også metrolog. Vi er i en kjeller på Kjeller, utenfor Oslo. Her, i Justervesenets nøkterne betongbygg, står den norske standardkiloen trygt. Foreløpig.

Tryggheten er nemlig truet. Om noen år har dette loddet kanskje mistet sin kilotunge autoritet. Det har blitt et historisk relikvie. Glassmonteret har blitt et museumsmonter.

– Vi vil helst ikke bruke en bestemt gjenstand for å definere måleenheten. Hvis noe skjer med denne ene gjenstanden, er referansen tapt. Det er til å miste nattesøvnen over for oss metrologer, sier Hauglin.

Hans spesialområde er ikke vekt og kilo, men sekunder og tid. Likevel kan den teknologien han rår over også gjøre nytte for seg når kiloen skal defineres på nytt.

2018-revolusjonen

I 2018 skal nemlig metrologien etter planen gjennomgå en revolusjon. Økt global handel, der deler fra ett land må passe perfekt til maskiner fra et annet, har i mange år drevet utviklingen mot internasjonale målestandarder videre.

Vi som veier opp mel og måler kjøkkenkroken med tommestokk, vil ikke merke noe til revolusjonen. Meter, kilo og de andre måleenhetene vil være de samme. Men de vil defineres på nye måter.

– Vi vil gå til naturkonstantene, forklarer Hauglin.

– Lyshastigheten i vakuum er ett eksempel på en slik naturkonstant. Disse konstantene er uavhengige av tid og sted – i alle fall så langt vi hittil har vært i stand til å måle. De bestemmer de grunnleggende kreftene i universet og hvordan de utfolder seg, for eksempel i atomene.

Teller atomer

Hva betyr dette for kiloen? Framtidas kilo kan bli definert ved å telle atomer av grunnstoffet silisium.

– Vi starter med en kule av superrent silisium. Den lages etter så nøyaktige mål som mulig, som en tilnærmet perfekt kule, sier Hauglin.

Her kommer de presise atomklokkene til nytte. De er i prinsippet ekstremt presise strålingskilder.

– Vi måler avstanden mellom silisiumatomene veldig nøyaktig med røntgenstråler, og volumet på kula ved hjelp av laserstråler, fortsetter han.

– Slik kan vi bestemme hvor mange atomer kula består av. Atomvekten til silisium er kjent. Da vet vi hvor mye kula veier, sier Hauglin.

En for alle, alle for en

Men hva er egentlig vitsen med å erstatte et metallodd med en silisiumkule? Det er fortsatt en klump med stoff?

– Poenget er at silisiumkulen lages ut fra en nøyaktig definisjon. Vi kan lage så mange slike kuler som vi trenger. De er alle likestilt. Forsvinner en, så kan vi lage nye, sier Hauglin.

Urmeteren

Kiloen er den siste grunnleggende enheten som fortsatt er avhengig av en bestemt fysisk gjenstand, nemlig urkiloen i Paris. Hauglin tar meg med til et annet rom, der et tilsvarende monter for lengst har blitt et museumsmonter.

Her ligger den norske meterstaven. Også den hadde sin franske fasit, selve urmeteren. At urmeteren ligger i Frankrike, er ikke tilfeldig. Meteren er smidd i flammene av den franske revolusjon og opplysningstiden.

Urmeteren ligger fortsatt i hovedkvarteret til det internasjonale byrået for vekt og mål, Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).

Stjerner bak edderkoppspinn

Aller først ble likevel meteren definert som en timilliondel av avstanden mellom ekvator og nordpolen.

– Å bruke jorda og himmellegemene for å definere enhetene er en gammel tradisjon, forteller Hauglin. Tradisjonen preget hans eget fagfelt, måling av tiden.

– Fram til begynnelsen av 1900-tallet hadde de astronomiske observatoriene sin glanstid, både i Greenwich i Storbritannia og i det gamle observatoriet i Oslo, forteller han.

Her insisterte Christopher Hansteen på at stjernenes passasjer måtte måles med edderkoppspinn i kikkertsiktet.  Bare edderkoppspinn var tynt nok til at tidspunktet for passasjen ikke ble usikkert.

– Spanske astronomer hadde funnet ut at edderkoppene spant tynnest når de ble sulteforet, og så plutselig skremt til å slippe tråden, forteller Hauglin.

Faglig kamp

I mange år var det en faglig kamp mellom astronomer og fysikere om hvem som kunne bestemme tiden mest nøyaktig.

Astronomene tapte. Himmellegemene slingrer i sine baner. I dag søker vi innover i atomene for å finne nøyaktig tid.

– Våre beste atomklokker går mindre enn ett milliarddels sekund feil i løpet av et døgn, sier Hauglin. Han viser meg klokkene som definerer norsk tid.

Teller radiobølger

Slike atomklokker bruker korte radiobølger fra det som kalles en maser. Den sender ut radiobølger. Bølgene kommer direkte fra atomene. I dagens atomklokker brukes oftest atomer av grunnstoffet cesium.

Forenklet sagt er atomklokker maskiner som i rasende fart teller disse karakteristiske radiobølgene. I en cesiumklokke er det gått ett sekund når 9 milliarder 192 millioner 631 tusen 770 bølger har passert.

Mange bølger blir en meter

Men samme teknologi som Hauglin bruker, kan også brukes til å definere meteren. Maseren har en bedre kjent slektning ved navn laser. Laseren sender ikke ut radiobølger, men synlig lys av det vi oppfatter som en ren farge, som er en helt bestemt bølgelengde.

– Et bestemt antall bølger fra en svært nøyaktig laser bestemmer nå lengden på en meter, forklarer Hauglin.

De samme grunnleggende konstantene og fysiske størrelsene er altså tatt i bruk for å definere både meter, sekund og enda flere måleenheter. 2018-revolusjonen har allerede startet.

Fotonikkens århundre

I et annet laboratorium viser metrolog og senioringeniør Jarle Gran meg hvordan lyset også kan brukes til å måle mengden av ozon eller andre gasser i lufta.

– Slike målinger er viktige for miljøovervåkning og sporing av giftige gasser, for eksempel i industrien, sier Gran.

Lyset kan også brukes til å analysere blodprøver eller på andre måter se inn i kroppen. Også framtidas dataoverføringer via lysfiber vil trenge den nøyaktigheten som Gran og kollegene hans arbeider for å garantere.

– Det tjuende århundret var elektronikkens århundre. Det tjueførste århundret blir fotonikkens århundre, lysets århundre, mener Gran.

Nøyaktigheten øker

– Vi er med i europeiske forskningsprosjekter som skal utvikle denne teknologien videre, sier Gran.

Kravene til nøyaktighet blir stadig større. Navigasjonssystemet GPS må kunne levere nøyaktige tidssignaler for å gi riktig posisjon. Digital radio, TV og mobiltelefon krever at datasignalene synkroniseres helt presist for at vi skal kunne snakke og lytte og se uten forstyrrende avbrudd.

For Hauglin er det likevel viktigere at klokkene er stabile over tid enn at de er nøyaktige.

– En klokke som tikker litt for fort, men stabilt, kan man saktens korrigere, mens en klokke som tikker ujevnt må man bare leve med som best man kan, sier han.

– Neste generasjon atomklokker vil bruke lys fra lasere istedenfor radiobølger. Slike optiske atomklokker tikker langt mer stabilt enn de beste cesiumklokkene, sier Hauglin.

Mot en grense

Når måleenhetene forankres i selve naturkonstantene, er det fristende å tro at denne utviklingen vil fortsette. Vil nøyaktigheten noensinne bli uendelig stor? Lyshastigheten er jo absolutt definert? Men – nei.

– Jo mer vi øker nøyaktigheten, desto mer følsomt kan vi måle den fundamentale pulsen til naturen. Det kan godt hende at det vi tror er naturkonstanter vil vise seg å variere med tid og rom, sier Hauglin.

– Jo mer presist verden beskrives, desto mer forstår vi av verden. Men jo mer vi forstår, desto mer presisjon kreves av instrumentene som gir oss denne forståelsen. Dette blir som en kunnskapsspiral, sier Gran.

Lenker:

Nettsidene til Justervesenet

Nettsidene til World Metrology Day

Harald Hauglin åpner en metalldør. Innenfor gløder det varmt i metall. Flombelyst, under en dobbel glassklokke, hviler et lodd av platina og iridium tungt i sin egen vekt – en kilo. Nøyaktig en kilo.

Dette er kiloloddet som alle andre norske kilolodd veies mot. Men selv dette loddet kan bli veiet og funnet for lett – eller for tungt.

Da må det til Paris. Der står nemlig selve urkiloen. Denne reisen mot sannhetens øyeblikk er vist på kino – i Bent Hamers film 1001 gram. 

I filmen blir loddet passet på av Marie, spilt av Ane Dal Torp. Marie er metrolog. Les nøye: Hun er metrolog, ikke meteorolog. Hennes fag er ikke været. Det er å gi verden så nøyaktige måleenheter som mulig.

Ødelegger nattesøvnen

Harald Hauglin er også metrolog. Vi er i en kjeller på Kjeller, utenfor Oslo. Her, i Justervesenets nøkterne betongbygg, står den norske standardkiloen trygt. Foreløpig.

Tryggheten er nemlig truet. Om noen år har dette loddet kanskje mistet sin kilotunge autoritet. Det har blitt et historisk relikvie. Glassmonteret har blitt et museumsmonter.

– Vi vil helst ikke bruke en bestemt gjenstand for å definere måleenheten. Hvis noe skjer med denne ene gjenstanden, er referansen tapt. Det er til å miste nattesøvnen over for oss metrologer, sier Hauglin.

Hans spesialområde er ikke vekt og kilo, men sekunder og tid. Likevel kan den teknologien han rår over også gjøre nytte for seg når kiloen skal defineres på nytt.

2018-revolusjonen

I 2018 skal nemlig metrologien etter planen gjennomgå en revolusjon. Økt global handel, der deler fra ett land må passe perfekt til maskiner fra et annet, har i mange år drevet utviklingen mot internasjonale målestandarder videre.

Vi som veier opp mel og måler kjøkkenkroken med tommestokk, vil ikke merke noe til revolusjonen. Meter, kilo og de andre måleenhetene vil være de samme. Men de vil defineres på nye måter.

– Vi vil gå til naturkonstantene, forklarer Hauglin.

– Lyshastigheten i vakuum er ett eksempel på en slik naturkonstant. Disse konstantene er uavhengige av tid og sted – i alle fall så langt vi hittil har vært i stand til å måle. De bestemmer de grunnleggende kreftene i universet og hvordan de utfolder seg, for eksempel i atomene.

Teller atomer

Hva betyr dette for kiloen? Framtidas kilo kan bli definert ved å telle atomer av grunnstoffet silisium.

– Vi starter med en kule av superrent silisium. Den lages etter så nøyaktige mål som mulig, som en tilnærmet perfekt kule, sier Hauglin.

Her kommer de presise atomklokkene til nytte. De er i prinsippet ekstremt presise strålingskilder.

– Vi måler avstanden mellom silisiumatomene veldig nøyaktig med røntgenstråler, og volumet på kula ved hjelp av laserstråler, fortsetter han.

– Slik kan vi bestemme hvor mange atomer kula består av. Atomvekten til silisium er kjent. Da vet vi hvor mye kula veier, sier Hauglin.

En for alle, alle for en

Men hva er egentlig vitsen med å erstatte et metallodd med en silisiumkule? Det er fortsatt en klump med stoff?

– Poenget er at silisiumkulen lages ut fra en nøyaktig definisjon. Vi kan lage så mange slike kuler som vi trenger. De er alle likestilt. Forsvinner en, så kan vi lage nye, sier Hauglin.

Urmeteren

Kiloen er den siste grunnleggende enheten som fortsatt er avhengig av en bestemt fysisk gjenstand, nemlig urkiloen i Paris. Hauglin tar meg med til et annet rom, der et tilsvarende monter for lengst har blitt et museumsmonter.

Her ligger den norske meterstaven. Også den hadde sin franske fasit, selve urmeteren. At urmeteren ligger i Frankrike, er ikke tilfeldig. Meteren er smidd i flammene av den franske revolusjon og opplysningstiden.

Urmeteren ligger fortsatt i hovedkvarteret til det internasjonale byrået for vekt og mål, Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).

Stjerner bak edderkoppspinn

Aller først ble likevel meteren definert som en timilliondel av avstanden mellom ekvator og nordpolen.

– Å bruke jorda og himmellegemene for å definere enhetene er en gammel tradisjon, forteller Hauglin. Tradisjonen preget hans eget fagfelt, måling av tiden.

– Fram til begynnelsen av 1900-tallet hadde de astronomiske observatoriene sin glanstid, både i Greenwich i Storbritannia og i det gamle observatoriet i Oslo, forteller han.

Her insisterte Christopher Hansteen på at stjernenes passasjer måtte måles med edderkoppspinn i kikkertsiktet.  Bare edderkoppspinn var tynt nok til at tidspunktet for passasjen ikke ble usikkert.

– Spanske astronomer hadde funnet ut at edderkoppene spant tynnest når de ble sulteforet, og så plutselig skremt til å slippe tråden, forteller Hauglin.

Faglig kamp

I mange år var det en faglig kamp mellom astronomer og fysikere om hvem som kunne bestemme tiden mest nøyaktig.

Astronomene tapte. Himmellegemene slingrer i sine baner. I dag søker vi innover i atomene for å finne nøyaktig tid.

– Våre beste atomklokker går mindre enn ett milliarddels sekund feil i løpet av et døgn, sier Hauglin. Han viser meg klokkene som definerer norsk tid.

Teller radiobølger

Slike atomklokker bruker korte radiobølger fra det som kalles en maser. Den sender ut radiobølger. Bølgene kommer direkte fra atomene. I dagens atomklokker brukes oftest atomer av grunnstoffet cesium.

Forenklet sagt er atomklokker maskiner som i rasende fart teller disse karakteristiske radiobølgene. I en cesiumklokke er det gått ett sekund når 9 milliarder 192 millioner 631 tusen 770 bølger har passert.

Mange bølger blir en meter

Men samme teknologi som Hauglin bruker, kan også brukes til å definere meteren. Maseren har en bedre kjent slektning ved navn laser. Laseren sender ikke ut radiobølger, men synlig lys av det vi oppfatter som en ren farge, som er en helt bestemt bølgelengde.

– Et bestemt antall bølger fra en svært nøyaktig laser bestemmer nå lengden på en meter, forklarer Hauglin.

De samme grunnleggende konstantene og fysiske størrelsene er altså tatt i bruk for å definere både meter, sekund og enda flere måleenheter. 2018-revolusjonen har allerede startet.

Fotonikkens århundre

I et annet laboratorium viser metrolog og senioringeniør Jarle Gran meg hvordan lyset også kan brukes til å måle mengden av ozon eller andre gasser i lufta.

– Slike målinger er viktige for miljøovervåkning og sporing av giftige gasser, for eksempel i industrien, sier Gran.

Lyset kan også brukes til å analysere blodprøver eller på andre måter se inn i kroppen. Også framtidas dataoverføringer via lysfiber vil trenge den nøyaktigheten som Gran og kollegene hans arbeider for å garantere.

– Det tjuende århundret var elektronikkens århundre. Det tjueførste århundret blir fotonikkens århundre, lysets århundre, mener Gran.

Nøyaktigheten øker

– Vi er med i europeiske forskningsprosjekter som skal utvikle denne teknologien videre, sier Gran.

Kravene til nøyaktighet blir stadig større. Navigasjonssystemet GPS må kunne levere nøyaktige tidssignaler for å gi riktig posisjon. Digital radio, TV og mobiltelefon krever at datasignalene synkroniseres helt presist for at vi skal kunne snakke og lytte og se uten forstyrrende avbrudd.

For Hauglin er det likevel viktigere at klokkene er stabile over tid enn at de er nøyaktige.

– En klokke som tikker litt for fort, men stabilt, kan man saktens korrigere, mens en klokke som tikker ujevnt må man bare leve med som best man kan, sier han.

– Neste generasjon atomklokker vil bruke lys fra lasere istedenfor radiobølger. Slike optiske atomklokker tikker langt mer stabilt enn de beste cesiumklokkene, sier Hauglin.

Mot en grense

Når måleenhetene forankres i selve naturkonstantene, er det fristende å tro at denne utviklingen vil fortsette. Vil nøyaktigheten noensinne bli uendelig stor? Lyshastigheten er jo absolutt definert? Men – nei.

– Jo mer vi øker nøyaktigheten, desto mer følsomt kan vi måle den fundamentale pulsen til naturen. Det kan godt hende at det vi tror er naturkonstanter vil vise seg å variere med tid og rom, sier Hauglin.

– Jo mer presist verden beskrives, desto mer forstår vi av verden. Men jo mer vi forstår, desto mer presisjon kreves av instrumentene som gir oss denne forståelsen. Dette blir som en kunnskapsspiral, sier Gran.

Lenker:

Nettsidene til Justervesenet

Nettsidene til World Metrology Day

Kroppens forsvar mot infeksjoner – immunforsvaret – er på høygir om vinteren. Nå har en ny stor undersøkelse vist hvorfor. Det er genene som styrer.

Arvestoffet vårt består av mange gener. De styrer kroppen på forskjellige måter. Genene virker ikke likt hele tiden. De skrur seg av og på.

 Forskere fra flere land har nå vist at genene som styrer immunforsvaret, skrus på om vinteren.

Dette er helt ny kunnskap, som publiseres i tidsskriftet Nature Communications. Tidligere har forskerne visst at genene skrur av og på immunforsvaret etter om det er dag eller natt. Nå har de altså klart å vise det samme for årstidene.

Vaksine virker best om vinteren

Hvorfor virker årstidene på denne måten? Forskerne tror det er fordi vi har tilpasset oss. Om vinteren er det flest bakterier og virus som kan gjøre oss syke. Jo raskere og sterkere immunforsvaret reagerer om vinteren, desto bedre.

• Les også: Blir immunforsvaret sterkere etter sykdom?

Dermed kan også vaksinasjon virke best i den mørke årstida, tror forskerne. En vaksine skal jo sette i gang immunsystemet, slik at det trenes opp til å bekjempe en sykdom. Jo sterkere immunsystemet reagerer, desto bedre virker vaksinen.

Betennelse kan gi sykdom

Men det er ikke bare bra at immunforsvaret er i topp beredskap om vinteren. Når immunforsvaret tar opp kampen, utvider blodårene seg for å slippe til fotsoldatene i krigen mot bakterier og virus – de hvite blodlegemene. Utvidelsen gjør oss hovne, for eksempel i halsen. Vi får en halsbetennelse.

Betennelse er ikke bare bra. Den kan også gi oss sykdommer – hjerte- og karsykdommer, sukkersyke, psykiske sykdommer og multippel sklerose.

• Les også: Uheldig tarmflora trigget autoimmunitet

Multippel sklerose (MS) er et eksempel på sykdommer hvor de hvite blodlegemene blir for ivrige i tjenesten. De går løs på kroppens egne celler og skader dem.  Dette kalles autoimmune sykdommer.

Når vi nå vet at genene styrer alt dette etter årstidene, kan vi også få bedre styring med disse sykdommene og behandle dem bedre, tror forskerne.

Forskjellig i nord og sør og midt på

De har undersøkt prøver av blant annet blod og fett fra 16 000 mennesker i flere deler av verden, blant annet Storbritannia, USA, Island og Australia.

Australia har jo motsatte årstider av oss i nord. Det viste seg også i genene til australierne. De skrudde seg på når Australia har vinter, og vi har sommer.

• Les også: Meslinger svekker immunforsvaret

Hva så med steder nær ekvator, hvor det nesten ikke er vinter og sommer? Gambia er et slikt land. Her var det regntida som skrudde på genene og satte i gang immunsystemet. Hvorfor?

Forklaringen er den samme som hos oss: I regntida mellom juni og oktober er det lettere å få sykdom. All fuktigheten gjør at bakterier og virus lettere spres, og malariamyggen trives. Immunsystemet må være forberedt på dette.

Lys og varme, mørke og kulde

Et unntak var Island. Her var det ikke så stor forskjell på sommer og vinter. Immunsystemet var mer på det jevne, viste prøvene.

Forskerne vet ikke sikkert hvorfor. De spekulerer på om de lyse nettene om sommeren og de mørke dagene om vinteren ødelegger litt for årstidsrytmen.

Forskerne tror nemlig at lys og mørke og varme og kulde er med på å styre av-påknappen til genene. Men sikre er de ikke.

Uansett er det nå enda en grunn til å dyrke sol og sommer. Sommeren gjør oss faktisk friskere fra betennelsessykdommer. Genene sier til immunsystemet: Ta sommerferie!

Referanse:

Xaquin Castro Dopico mfl.: Widespread seasonal gene expression reveals annual differences in human immunity and physiology, Nature Communications, 12.5.2015, DOI: 10.1038/ncomms8000

At gulrotposen revner i alle retninger straks den er åpnet, er noe de fleste av oss har opplevd. Og når posen har gått heden, er veien kort til gulrøtter i fri dressur i grønnsakskuffen. Der tørker de ut og blir mjuke. Da er søppelspannet gjerne neste stoppested.

Dette ville Jorunn Nilsen ved forskningsinstituttet Norner på Stathelle gjør noe med.

– Vi har utviklet en ny type plastfilm som både gir grønnsakene økt holdbarhet og er sterkere og mindre utsatt for rifter og punkteringer, sier Nilsen.

Dagens film for stiv

I dag kjøper de fleste norske grønnsakpakkerne plastfilm på rull fra emballasjeprodusenter. I pakkeriene bretter maskiner plastfilmen til poser som sveises i topp, bunn og rygg.

Plastfilmen er som regel laget av stoffet polypropylen, og filmen strekkes både horisontalt og vertikalt under produksjon. Det gjør at den både blir blank og innbydende og stiv. Ofte for stiv viser det seg. Ett hull, og hele sulamitten revner.

– Vi har laget en ny plastfilm basert på stoffet polyetylen og bare strukket den i lengderetningen. Den er mye mer motstandsdyktig mot rifter og punkteringer, forklarer Nilsen.

Miljøgevinst

Et av målene er at det skal gå med mindre plast i produksjonen. Så langt har Norner laget film på 40 mikrometer. En mikrometer er en tusendels millimeter, så vi snakker ikke om rare tykkelsen.

– Vi skal fint klare å gå ned fra 40 til 30 mikrometer, og da vil vi oppnå en betydelig miljøgevinst sammenlignet med dagens emballasje. Utfordringen er at folien da får et noe mindre attraktivt utseende.

• Les også: Gulrøtter som er behandlet pent, smaker best

Fra laser til nål

Gulrot, løk og andre grønnsaker «puster» også etter at de er høstet. Hvis emballasjen ikke slipper ut nok karbondioksid og inn nok oksygen, påvirker det både smak og holdbarhet.

I dag er emballasjen som brukes i norske grønnsakpakkerier laserperforert, men forsøk med nåleperforering viser svært positive resultater. Spør bare Finn Robert Müller, administrerende direktør for emballasjeprodusenten Tommen Gram Folie.

– Vi fikk oss en skikkelig aha-opplevelse, sier han.

Perfekt utlufting

– Norner og matforskningsinstituttet Nofima har så definitivt klart å lage en folie som øker holdbarheten på produktene. Vi ser at med nåleperforering oppnår vi en utlufting som virkelig gjør susen for gulrota og forlenger holdbarheten, sier Müller.

I forsøkene har Hanne Larsen hos Nofima sett på utviklingen i produktkvaliteten ved lagring over tid. Gulrøttene er pakket enten i nåleperforert eller laserperforert emballasje og først lagret kalde. Deretter er det simulert butikkforhold på 20 grader, før temperaturen er skrudd ned igjen til 6 grader for å simulere forholdene i grønnsakskuffen i et gjennomsnittlig kjøleskap.

– Resultatene var ikke til å ta feil av. Laserperforert emballasje er for tett, mens den nåleperforerte var mye bedre tilpasset gulrøttenes pustebehov, konkluderer Larsen.

Og når emballasjen er bedre tilpasset grønnsakenes pustebehov, holder smaken seg også bedre.

Stort markedsforsøk i mai

Tommen Gram var Norges største produsent av polyetylenbasert gulrotemballasje helt til Bama for noen år siden bestemte seg for å ta i bruk folie basert på polypropylen.

Nå ser Müller utsikter til et comeback i markedet. I samarbeid med nettopp Bama gjøres det nå et stort forsøk der Tommen Gram kjører ut nåleperforert film. Mellom ett og tre tonn gulrot skal ut i markedet i mai kledd i den nye emballasjen.

– Vi er selvsagt spent på responsen og ser også mulighetene til å tilpasse nyvinningen til poteter og andre grønnsaker. Forskningen til Nofima viser nemlig at potet, gulrot og kålrot har ulike pustebehov, sier Müller.

• Les også: Oppkuttet nepe og kålrot trenger riktig lagring

Utfordringer i sveisen

Foreløpig kjører Tommen Gram ut nåleperforert film basert på polypropylen. De færreste forskningsprosjekter går 100 prosent på skinner, og Nilsen fra Norner innrømmer at også de har støtt på noen skjær i sjøen.

– Svært mange av pakkemaskinene i den norske grønnsakindustrien har sveiseutstyr som er spesialdesignet for nettopp polypropylen. Dette stoffet har et høyere smeltepunkt enn polyetylen, noe som gjør at temperaturen rett og slett blir for høy for problemfri sveising emballasje basert på polyetylen.

Alternativet for pakkerne er å gjøre en enkel utskifting til sveiseutstyr med et antistikkmateriale på overflaten for å unngå kliss og klebing. På sikt har Nilsen likevel tro på at flere pakkerier ser seg tjent med å investere i nytt utstyr som kan håndtere tynnere – og dermed også rimeligere – polyetylenfilm.

Potensial for industripakkerier

Under pakkeforsøkene med den nye plastfilmen deltok en maskinleverandør fra Nederland. Nilsen forteller at han så et stort potensial for den nyutviklede folien i andre type pakkemaskiner enn det som brukes av grønnsakpakkere i Norge.

• Les også: Avslører falske gulrøtter

– Siden en polyetylenfilm kan sveises på lavere temperatur enn en polypropylenfilm, kan man pakke flere poser per minutt med denne teknologien. For norske grønnsakpakkere spiller det kanskje ikke all verdens rolle, men for store industripakkerier som pakker for eksempel kuttede grønnsaker, kan tidsbesparelsen være betydelig, sier Nilsen.

Halvparten kaster gulrøtter

Gulrot og løk utgjorde 38 prosent av norsk grønnsakproduksjon i 2011. Tiltak som gjør at det går med mindre plast i pakkingen og blir mindre matavfall, har med andre ord en vesentlig miljøgevinst.

I samarbeid med Bama har Erik Svanes ved Østlandsforskning nylig gjennomført en spørreundersøkelse blant norske forbrukere. Den viser at det er et åpenbart behov for ny og bedre emballasje. Rundt halvparten av oss kaster gulrøtter, i snitt én til to per pose. Uttørking er den viktigste årsaken, deretter følger mugg og råte.