Vi erbjuder

ESS och Max IV tar forskningen till högre nivåer

Stora saker är på gång i Lund. Max IV har redan börjat byggas, medan ESS sätter spaden i jorden 2013. De båda gigantiska forskningsanläggningarna ligger i den absoluta fronten. Forskare från hela världen vallfärdar nu till Lund.
Publicerad:

 Ur den skånska leran reser sig byggkranarna. Grunden håller på att läggas för den 576 meter långa ringen där elektroner ska accelereras till en hastighet som bara ljuset kan matcha. Även startbanan har kommit en bit på väg med armeringsjärn som anger riktningen.
– Här kommer Max IV stå färdigt 2015, då det öppnar för forskning om material och life science, säger kommunikationschef Karin Lilja som är biolog i botten.
Det kommer att bli en av de bästa synkrotronanläggningarna i världen, enligt oberoende källor. Det är en utveckling av MAX-lab som har funnits på Lunds universitet i 25 år. I hela världen finns det fyrtio anläggningar av den typen.

Kullar som dämpar

Stora arealer prima jordbruksmark tas i anspråk för det nya bygget. Istället för att forsla bort matjorden så ligger den kvar och har formats till ett kulligt landskap, med plats för rekreation och upplevelser. Tanken är att rara örter som orkidéer ska få en fristad här.
– Det främsta syftet med kullarna är att fånga upp vibrationer från landsvägen och annat från omgivningen som skulle kunna störa acceleratorn, säger Karin Lilja.
Max IV blir inte ensam på slätten. Granne med den gigantiska forskningsanläggningen kommer ESS, European Spallation Source, att ligga. ESS kommer också att bygga en accelerator, med skillnaden att den fyrahundra meter långa banan är spikrak. Den starkaste neutronstrålen kommer att bli trettio gånger starkare än den vassaste som finns i dag.
– ESS jobbar med neutroner för att kunna kika in i material av olika slag. Men det är protoner som man accelererar mot en målstation av grundämnet volfram, som går sönder (spallation) och sprutar ut neutroner, säger Sindra Petersson Årsköld. Dessa leds ut till 22 olika instrumentstationer, där morgondagens forskning kommer att äga rum.
Det är sedan neutronerna som tränger in i materialet och skapar en bild av molekylers strukturer och dynamiska vibrationer.

Målstyrda läkemedel

Proteinernas uppbyggnad fascinerar henne särskilt. Med ESS kan till exempel proteiner som ingår i ett membran studeras, och de viktiga väteatomerna i ett protein blir synliga.
– Man får information om proteiners struktur och dynamik, vilket möjliggör utveckling av läkemedel. Man kan också använda neutronspridning för att utveckla molekylära strukturer ämnade att leverera läkemedel in i celler, så kallade liposomer.
Sindra Petersson Årsköld är vetenskaplig rådgivare åt vetenskapsdirektören och jobbar strategiskt med ESS. Hon är fysiker och docent i biokemi och kommer närmast från Lunds universitet där hon ledde en forskargrupp på Kemicentrum.

Formar laget

ESS håller som bäst på att forma laget. I dag är de hundra och om allt går enligt planerna ska femhundra personer från hela världen jobba här när anläggningen öppnar 2019. Några problem att locka forskare till ESS har det inte varit hittills. 
– Att ESS blir världsledande och störst i världen drar till sig forskare, och regionen är attraktiv. De flesta forskarna kommer från andra länder än Sverige. Vi har tjänster som utannonseras hela tiden så ni som är intresserade håll ett öga på vår webb, säger Sindra Petersson Årsköld.
Även MAX-lab har en internationell prägel. I dag jobbar 140 personer där. På nya Max IV räknar man med att de blir uppemot 200 personer.
Amerikanska forskare på ESS vittnar om chansen att vara med och utforma anläggningen. En av dem är designer och bygger radiovågssystem i acceleratorn. Han och hustrun är överförtjusta i Lund och gillar småstadspulsen
– En av våra konkurrensfördelar är livsmiljön här i Lund. Vi kan erbjuda en stark akademisk miljö och närhet till Köpenhamn och kontinenten.

Science city knutpunkt

Sindra Petersson Årsköld berättar att Max IV och ESS kommer att knytas ihop geografiskt med en forskarby – science city – mitt emellan anläggningarna.
– Tanken är att vi ska dra nytta av varandra. Vi har redan idag ett gemensamt detektorlaboratorium, där vi utvecklar  ny teknisk utrustning.
Både ESS och Max IV syftar till att forska om material och life science.  Det ska bli möjligt att se strukturer på molekylnivå, hur de rör sig och uppför sig i samspel. Det handlar om storlekar på nanometernivå.
Men behövs båda anläggningarna?
– Max IV jobbar med ljus, bland annat röntgen och kan titta in i material och se hur de är uppbyggda. Upptäckten av grafens struktur kunde man göra tack vare synkrotronen, säger Karin Lilja.

Kompletterar varandra

För att åskådligöra skillnaden mellan Max IV och ESS tar hon sin hand till hjälp.
– Max IV hjälper oss att se hur benen är uppbyggda, medan ESS visar köttets strukturer. Man ser lite olika saker, vilket gäller för de flesta material. Det innebär att vi kompletterar varandra, säger Karin Lilja.
Vilka får använda anläggningarna?
– Forskare i de europeiska medlemsländerna kan ansöka om att använda neutronerna. Vi räknar med några tusen användare per år. De kommer hit under korta perioder och gör sina experiment, säger Sindra Petersson Årsköld.
Hon berättar att forskare som är knutna till universitet får använda ESS utan kostnad, medan företagen får betala en slant.
Max IV erbjuder motsvarande möjligheter.
– Två gånger per år har vi öppet för ansökningar för de som vill komma hit och använda anläggningen. Sedan är det en kommitté som bestämmer vem som får tid för experiment, säger Karin Lilja.

Studenter och doktorander

Man vill också locka studenter och doktorander, liksom att få med industrin.
– Vi har en del samarbeten med läkemedelsindustrin, främst den danska. Vi hoppas att fler hittar hit. För studenter har vi ett masterprogram i synkrotronbaserad vetenskap. Masterutbildningen har en bred målgrupp, från biologer till civilingenjörer, säger Karin Lilja.
Sindra Petersson Årsköld tipsar studenter om att hålla ögonen öppna för vad som händer på ESS.
– Håll koll på våra seminarier, ta chansen och gör exjobb på universitet som samarbetar med ESS. Vi är intresserade av doktorander och post dok. Tillsammans med universiteten i Lund och Köpenhamn planerar vi också en sommarskola på Mastersnivå. Givetvis vill vi också stärka samarbetet med industrin.
En tanke med ESS är att det är användarvänligt.
– Man behöver inte vara neutronnörd för att komma hit och analysera sina prov. Det ska vara lätt att förstå och man ska kunna få hjälp.

ESS mejslas fram

2009
Efter hårda förhandlingar och tufft lobbyarbete av bland annat Allan Larsson beslutade Europeiska forskningsledare att ESS hamnar i Lund. Till en början som en del av Lunds universitet.
2010
ESS lämnade Lunds universitet och bildade ESS AB, ägt av svenska och danska staten.
2011
Ett Memorandum of Understanding undertecknades av de 17 medlemsländerna.
2012
ESS flyttade in i Ideon Medicon Village, där Astra Zeneca tidigare huserade.
Nu arbetar man med att bestämma den tekniska utformningen av anläggningen. Arbetet med acceleratorn och målstationen är igång och även planeringen av instrumenten har tagit fart.
2013
Första spadtaget tas om allt går enligt planerna. Kostnaden för ESS beräknas till 14 miljarder kronor. Sverige står för 35 procent och Danmark 12,5 procent, medan övriga medlemsländer delar på resten av kostnaden.
2018
De första protonerna skjuts iväg i acceleratorn.
2019
Anläggningen öppnar för forskning. Då är sju av tjugotvå experimentstationer klara, var och en med sin specialitet.
2025
Alla tjugotvå stationer är igång. Tillämpningarna synes vara oändliga, som nya läkemedel, supraledare, datorlagring, växtbiologi, energieffektivitet, nya drivmedel och batterier. Eftersom det också handlar om nyfikenhetsforskning vet man inte vad ESS mynnar ut i för nya upptäckter.

 

Max IV är steget före

1980-talet
Max-lab byggdes vid Lunds universitet. Max II som man jobbar med i dag har en omkrets 90 meter.
2010, 22 november
Det första spadtaget togs för den moderna synkrotronen som får en omkrets på 528 meter. Ljuset blir mer laserliknande, har högre upplösning och större energiskärpa, vilket gör att mindre material kan studeras ner på nanonivå.
2015
Öppnar för forskning. Ljuset går att använda för att undersöka hur olika material är uppbyggda, allt från gaser, vätskor och metaller till biologiska strukturer. Ett exempel är makromolekyler som kan komma att bli nya läkemedel.

Så funkar det

 

ESS sprutar ut neutroner

Protoner från vätgas accelereras till nästan ljusets hastighet. När de kolliderar med neutronrika volframkärnor i målstationen genereras fria neutroner genom spallation (söndring). Miljontals biljoner neutroner per sekund leds ut till stationerna där experimenten ska äga rum.
Här finns materialen som ska analyseras, allt från vätskor och metaller till levande celler. När neutronerna går igenom provet ändrar de riktning och hastighet. Detektorer fångar upp hur neutronerna studsar. Informationen överförs till en dator som gör en bild eller diagram av resultatet, som ger kunskap om hur materialet är uppbyggt och interagerar med andra material.

Max IV ger sken av elektroner

Elektroner accelereras till nästan ljusets hastighet i en cirkulär maskin som kallas synkrotron. När elektroner går genom ett magnetfält böjer de av och röntgenljus skickas ut i färdriktningen. Man kan jämföra med ljuset från en strålkastare när man kör bil genom en kurva. Ljuset leds i vakuum genom strålrör ut till experimentstationerna där proverna kan analyseras.
Ljuset från den nya mer kraftfulla synkrotronen på Max IV blir mer intensivt, fotonrikt. Resultatet blir bättre upplösning . Det gör att mindre prover kan studeras ner till nanometernivå.

Lars-Erik Liljebäck

chefredaktör
08-466 24 19

Kommentarer

Kommentera
Naturvetarna sparar viss data (cookies) för att ge dig en bättre upplevelse. Genom att använda Naturvetarnas webbplats godkänner du detta / Om cookies