Gigantiska mikroskop växer fram

I den skånska myllan utanför Lund växer två av Europas största forskningsanläggningar fram – Max IV och ESS. I den ena pågår testkörningar. I den andra togs första spadtaget i förra veckan.

De blir grannar med varandra, synkrotronljuskällan Max IV och världens starkaste neutronkälla European Spallation Source, ESS. Tillsammans ska de bilda ett nav i Europas infrastruktur för materialforskning och ge genombrott inom allt från nya material till klimatforskning.

Längst har bygget med Max IV kommit. Alla byggnader är i stort sett klara; kontorsbyggnad, lagringringar, en kortpulsanläggning samt den 420 meter långa tunnel av betong där linjäracceleratorn är placerad. I dess inre ska korta pulser av elektroner accelereras till en energi på 3 GeV. Elektronerna leds sedan in i lagringsringar där synkrotronljuset skapas. De intensiva och korta ljuspulserna kan användas för att avbilda allt från atomer till biologiska system. Och som alltid när det handlar om att studera små ting blir dimensionerna på anläggningen stora. Den största lagringsringen har en omkrets på 528 meter. Det är i samma storleksklass som Colosseum i Rom.

Sara Thorin på Max IV är projektledare för projektet med linjäracceleratorn, som hon också varit med och designat.

– Vi är ett litet gäng på fyra till fem personer som är här varje dag och ska dra i gång den här stora anläggningen, säger hon.

Modulatorerna och klystronerna är i redan igångsatta. Modulatorerna står för strömförsörjningen till klystronerna, en slags förstärkare, som sänder ut den starka radiofrekventa våg som accelererar elektronerna till hastigheter nära ljusets. Men det går inte att dra på med sluteffekten in i linjeacceleratorn på en gång, den måste trappas upp i etapper. Annars riskerar man överslag i acceleratorn.

– Vid full effekt matar vi klystronerna med en 100 Hz signal på 300 A och 300 kV. För att det stora uttaget inte ska ge störningar på stadens elnät har vi satt på filter, säger Sara Thorin.

De stora modulator- och klystron­enheterna levereras av Scandinova och utgör några av de delar som kommer från Sverige. Andra delar kommer från Ryssland, Danmark, Frankrike, Tyskland, Japan och USA.

Testkörningarna, eller konditioneringen som forskarna kallar det, pågår nu i samtliga 39 sektioner som bygger upp acceleratorn. Samtidigt har elektronkanonen dragits i gång.

Förhoppningen är att hela linjäracceleratorn ska vara klar för drift om ett år.

– Ingen av lagringsringarna kommer att vara igångsatta då, men den unika kortpulsanläggning där vi ska alstra pulser kortare än 100 femtosekunder kanske är klar till dess.

Pulser av det slaget behövs när forskare vill blixtfotografera extremt snabba förlopp. Dit hör vad som händer under fotosyntesen. Resultaten kan bland annat användas för att öka verkningsgraden hos solceller.

Förhoppningen är att anläggningen, när den invigs i juni år 2016, ska locka tusentals internationella forskare från akademi och industri.

Max IV tillhör Max-lab som etablerades vid Lunds universitet för 20 år sedan. Under åren har anläggningen byggts ut i etapper. Kostnaden, 4 miljarder kronor, finansieras främst av regeringen och olika universitet runt om i Sverige.

För Lunds universitet landar kostnaden på 70 miljoner kronor per år. Det har regeringen slagit fast.

– Vi klarar av Max IV nu, men vi har inte en spänn över till andra fakulteter, säger Per Eriksson, rektor vid universitetet.

Det hindrar inte att han är positiv till projektet. Enligt Per Eriksson är det välskött och håller sig inom sina budgetramar.

Christoph Quitmann, direktör för projektet Max IV, tror att den ekonomiska belastningen för universitet kommer att förändras med tiden.

– Max IV kommer att bidra med mer pengar till Lunds universitet än vad det kostar.

Neutronkällan ESS är däremot en europeisk angelägenhet. 17 länder ska tillsammans finansiera bygget. I stort sett är det samma forskning som kommer att bedrivas här som i Max IV. Skillnaden är att Max IV använder korta ljusvågor inom uv- och röntgenområdet, medan ESS utnyttjar neutroner för att göra samma jobb. De två metoderna kompletterar varandra, det som inte kan ses i den ena anläggningen kan ses i den andra.

Men än är ESS inte mer än en stor grop. Första spadtaget i markarbetet togs först i förra veckan. Det var då som mark- och miljödomstolen gav grönt ljus för byggstart. Om allt går enligt planerna öppnar delar av anläggningen den 14 juni år 2019. Förhoppningen är att anläggningen ska vara i full drift år 2025.

Innan dess måste den kraftiga acceleratorn – där en stråle av protoner accelereras till energin 2,5 GeV – byggas och testas. När protonpulserna träffar en roterande skiva av wolfram slås kaskader av neutroner loss. Processen kallas spallation. Neutronerna förs ut i strålrör till olika experimentstationer. När neutronskuren träffar atomkärnorna i materialet som ska undersökas ändrar de riktning. Förändringen, som kan avläsas i detektorer, ger information om hur materialet är uppbyggt och fungerar.

Kostnaden för att bygga anläggningen beräknas till knappt 17 miljarder kronor. Att få in alla utlovade bidrag är en seg historia. Efter att Italien i förra veckan skrev på för sex procent av kostnaden, 999 miljoner kronor, saknas fortfarande 16 procent. Dessutom har forskningsnyttan diskuterats.

– Det finns många stora vetenskapsprojekt främst inom fysik som har starkt stöd i vetenskapssamhället, bland annat för Max IV. Så är det inte för ESS, säger Anders Karlhede, vicerektor och professor i fysik vid Stockholms universitet.

Men Mats Lindroos, chef för acceleratoravdelningen på ESS, hyser där­emot inga tvivel på att forskningen kommer att bli världsledande.

– Just nu finns ingen anläggning i världen som kommer i närheten av ESS prestanda. Men visst ökar den höga kostnaden pressen på att här också ska genereras forskning i toppklass, säger han.

Ulla Karlsson-Ottosson

Niklas Svahn

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt