Strategiska satsningar

MAX IV – med uppdrag att göra det osynliga synligt

Utanför Lund håller världens vassaste synkrotronljusanläggning på att växa fram. Den blir 100 gånger effektivare än de som existerar i dag. Anläggningen kan beskrivas som ett supermikroskop som avslöjar detaljer om naturens allra minsta byggstenar. Fler än 2 000 tillresta forskare om året kommer att genomföra sina experiment vid MAX IV.

På den jordiga slätten på Brunnshögsområdet ser det ut som det byggs en jättearena, storleken är jämförbar med Colosseum i Rom. Men det är varken idrottare eller gladiatorer som ska uppträda. ”Arenan” består av cirkelformat rör, med omkrets på 528 meter, en lagringsring, som det är vakuum i. I röret ska elektroner, som avger ljus med hög energi, cirkulera i en hastighet nära ljuset.

– Forskare och företag från hela Sverige och övriga världen som arbetar med forskning baserad på synkrotronljus kommer att förlägga sina experiment hit, konstaterar Lars Börjesson, styrelseordförande för MAX IV och professor i kondenserade materiens fysik på Chalmers.

Det handlar till största del om grundforskning om material och molekyler men experimenten kommer att ha tillämpningar inom framför allt utveckling av nya läkemedel, batterier och solceller samt inom miljö- och nanoområdet.

Schaktningsmaskiner och byggjobbare dominerar området än så länge men sommaren 2016 kommer de första forskargrupperna att ta över. Då ska anläggningen invigas, tanken är att det ska ske på den ljusaste dagen på året.

– Eftersom anläggningen kommer att vara den som har den högsta briljansen, vara den mest foton-täta, vilket gör att den ljusstråle som produceras blir finare och mer fokuserad, mer klart lysande än i någon annan anläggning i världen, så kändes det naturligt att lägga invigningen på den ljusaste dagen på året, säger Lars Börjesson.

De nuvarande, mindre lagringsringarna vid Max I, II och III kommer att stängas ner ett halvår innan, i december 2015.

Nästan alla vetenskapsområden

Det är lätt att tro att anläggningen bara är en angelägenhet för fysiker men så är det långt ifrån.

– Forskare inom de flesta vetenskapsområden kommer att göra experiment här. Fysiker, kemister, biokemister, biologer, miljöforskare, arkeologer, konstvetare, paleontologer är några exempel, säger Christoph Quitmann direktör för MAXIV-laboratoriet.

Christoph Quitmann rekryterades 2012 till MAX och det går inte att ta miste på hur glad styrelseordförande Lars Börjesson är över den rekryteringen.

– Vi fick den bäste möjliga, konstaterar han nöjt.

Christoph Quitmann var tidigare verksamhetsansvarig på laboratoriet för synkrotronljus vid Swiss Light Source, Paul Scherrer-institutet i Schweiz.

– Jag övade mig där 15 år för att få komma hit, säger han med ett leende. Det här är ett fantastiskt projekt, fortsätter han. MAX IV är nu modellen för alla liknade anläggningar som byggs i världen. USA har till och med stoppat bygget av en anläggning med direkta order att de ska titta på oss och kopiera MAX IV.

Även anläggningar i Grenoble, Japan och Brasilien har nu MAX IV som förebild.

Det som gör MAX IV så unikt är att ljusstrålen som bildas i lagringsringen blir mer precis och klart lysande än andra liknande anläggningar.

– Det ger en bättre upplösning som gör att man kan undersöka, se och avbilda ännu finare detaljer än tidigare. Nästa steg är att kunna se detaljerad molekylär struktur och processer i realistiska och komplicerade system, som tillexempel i arbetande bränsleceller, katalysatorer eller i biologisk vävnad, berättar Lars Börjesson.

Höga krav ger ny kunskap

Stabilitet och precision är två extremt viktiga faktorer vid uppförandet av en anläggning som MAX IV.

– Kraven är höga. Vårt RMS-värde, hur stora vibrationerna får vara, ligger på 30 nanometer och det är bara ett fåtal anläggningar som slår det värdet, säger professor Mikael Eriksson, anläggningens chefskonstruktör.

Han berättar att intresset från bland andra Lunds stad och institutionen för byggnadsteknik är stort.

– Bygget ger kunskaper som också kan tillämpas på många andra områden, konstaterar Eriksson nöjt.

Den cirkelformade anläggningen bryts av på ett ställe av en rektangulär byggnad. Den innehåller en 250 meter lång linjäraccelerator, LINAC. Det är i den som partiklarna förs in för att accelereras till en hastighet som ligger i närheten av ljuset, innan de slungas ut i lagringsringen.

– Där böjs deras bana av med hjälp av kraftfulla magneter som tvingar partiklarna att åka slalom och då uppstår synkrotronljuset. Ljuset leds sedan ut till ett antal forskningsstationer genom särskilda strålrör som ansluts på olika punkter längs ringen, förklarar Mikael Eriksson.

Acceleratorn är ovanligt lång eftersom det finns planer på att bygga en frielektronlaser i ett senare utvecklingssteg.

Mångmiljardsatsning

I den första etappen planeras sju strålrör men förhoppningen är att man år 2025 ska ha 25.

– De första sju strålrören är finansierade av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och tolv universitet. Alla rör är specialiserade för olika ändamål. Vi har förhoppningar om att ganska snart också få till stånd ett medicinsk strålrör för avbildning av biologisk vävnad, berättar Lars Börjesson.

Det första internationellt finansierade strålröret blir det åttonde som kommer på plats.

En forskningsfacilitet av den här storleken är en mångmiljardverksamhet. Bara strålrören kostar omkring 100 miljoner kronor per styck. Därför kommer också finansieringen från många håll.

– Det har varit viktigt. Anläggningen är nationell men ambitionen är att göra den mer internationell. I första hand genom en utvidgning mot de Skandinaviska- och Baltiska länderna. Det är viktigt att anläggningen utnyttjas fullt ut, menar Lars Börjesson.

Forskare och företag som redovisar sina resultat öppet kan använda anläggningen utan kostnader.

– De som väljer att behålla resultaten för sig själva får betala hyra. För att få tillgång till anläggningen krävs att man skickar in en ansökan som granskas av ett antal experter genom ett så kallat peer review-förfarande. Det är viktigt att de experiment som utförs håller högsta kvalitet. Vi måste också kunna prioritera ansökningarna.

Redan i den nuvarande MAX-anläggningen är den vetenskapliga produktionen hög, med ett utfall av en publikation per dag och en avhandling per vecka.

MAX IV + ESS = 3

MAX IV består egentligen av två lagringsringar. Den mindre, som bara har en omkrets på 96 meter, är ändå större än nuvarande MAX-lab största.

Man räknar med att omkring 250 personer kommer att jobba inom anläggningen och att över 2 000 forskare per år kommer att nyttja den för sina experiment.

Antalet forskare i området kommer att öka kraftigt när även ESS, European Spallation Source, världens mest kraftfulla neutronkälla och en unik anläggning för materialforskning, står klar. Mellan de båda anläggningarna ska en forskarby byggas upp.

– Vi har ett fantastiskt tillfälle att skapa en intellektuellt stimulerande miljö. Det är sällan så många möts på en och samma plats från så många håll, både geografiskt och vetenskapligt, konstaterar Lars Börjesson.

Uppskattningsvis kommer byn att ha 12 000 övernattningar per år. Men även annan infrastruktur ska byggas upp som kan delas mellan de båda anläggningarna.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström