Jan Jehg prøver at opstøve en mystisk kraft, han læste om i 50'erne:

"Engang i 50'erne læste jeg i magasinet Populær Mekanik om en mystisk kraft, som fik grafitpartikler i vakuum til at danne mærkelige mønstre ved belysning med sollys og kun med sollys. Jeg har aldrig hørt det omtalt siden. Findes fænomenet?"


Ingeniørens teknologiredaktør og videnskabsjournalist Jens Ramskov svarer:

"Fænomenet findes så sandelig og forklarer bl.a., hvordan små partikler bevæger sig i atmosfæren.

I juli 1951 bragte Popular Mechanics artiklen 'Mystery of Spinning Dust', der omtalte eksperimenter udført af Felix Ehrenhaft (1879-1952) med støvpartikler i glasbeholder under vakuum udsat for sollys.

Artiklen beskrev, at partiklerne bevægede sig i regelmæssige baner bl.a. ellipser, når de var i sollyset, samtidig med at de roterede om sig selv – ellers ikke.

Det kunne ikke forklares med kendte fysiske love, skrev Popular Mechanics. Ehrenhaft mente selv, det kunne skyldes en særlig magnetisk kraft. Men som Popular Mechanics skrev, så var det ikke en teori, som andre fysikere troede særligt på.

Men der nu ikke noget særligt mystisk over eksperimentet.

Fænomenet kendes som fotoforese. Når en partikel i en gas belyses, vil der ske en varmeproduktion i partiklen, som bestemmes af lysets absorption, diffraktion, brydning og refleksion. Derved vil partiklen blive opvarmet ujævnt, og ud fra kollisioner med gasmolekylerne vil der opstå en kraft på partiklen, der leder til, at partiklen kan bevæge sig i regelmæssige eller uregelmæssige baner. Da bevægelserne også bestemmes af gassens egenskaber, er det svært på forhånd at beregne præcist, hvilke bevægelsesmønstre, der opstår.

Artiklen i Popular Mechanics omtaler dog, at eksperimentet foregår i vakuum. Det lyder umiddelbart mystisk, for fotoforese kræver tilstedeværelse af en gas – om end gassens tryk skal være meget lavt, for at effekten opstår.

Jeg har spurgt Olga Jovanovic fra Universität Wien, der i 2009 skrev en oversigtsartikel om fotoforese ’Photoporesis – Light induced motion of particles in gas’ i tidsskriftet Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer.

Hun forklarer, at det er umuligt at opnå og opretholde et højt vakuum i en glasbeholder, som anvendt i Ehrenhafts eksperiment.

”Der har sandsynligvis været et lavt tryk på nogle på millibar, og artiklen i Popular Mechanics bruger blot betegnelsen 'vakuum' for at forenkle beskrivelsen,” lyder hendes forklaring.

Felix Ehrenhaft begyndte allerede i 1910 at studere, hvordan sollys påvirker partiklers bevægelse, og navngavn det fotoforese i en artikel i Annalen der Physik i 1918 med titlen 'Die Photophorese'. Det kan tilføjes, at den danske fysiker Martin Knudsen (1879-1949) også har givet bidrag til forståelsen af fotoforese.

Felix Ehrenhafts forklaring om en mystisk, magnetisk kraft er ikke overraskende, for Ehrenhaft var en fysiker, der ofte havde kontroverser med andre fysikere, bl.a. med amerikaneren Robert Millikan, der i 1910 målte elektronens ladning. Ehrenhaft hævdede nemlig bl.a. at han havde målt en ladning, der var mindre end ladningen af en enkelt elektron.

Fotoforese er bl.a. med til at forklare, hvordan partikler bevæger sig i atmosfæren, og nogle forskere mener, at det kan have betydning for processen, der danner solsystemer og planeter.

At lys kan påvirke partikler og atomers bevægelse på anden vis udnyttes bl.a. til laserkøling af atomer, som den nuværende amerikanske energiminister Steven Chu modtog en nobelpris for i 1997. Atomure og optiske pincetter, som bl.a. danske forskere som Jesper Glückstad på DTU Fotonik og Lene Oddershede på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet arbejder med, er andre eksempler på fænomener, der udnytter, at partikler kan styres med lys."