Testkörning på ESS: ”Jättestor milstolpe”

Det europeiska samarbetet European spallation source, ESS, i Lund har gått in i nästa fas. Det är det dyraste och största forskningsprojektet i Sveriges historia, enligt Sydsvenskan. Nu är man ett steg närmare att kunna använda ESS teknik för vetenskapliga experiment. 

På ESS arbetar man med en metod för att se igenom material – ungefär som röntgenbilder. Men om du rent hypotetiskt skulle använda tekniken på dig själv skulle du se vatten och blod och inte ben. 

Natalia Milas är fysiker och arbetar med acceleratorn på ESS. Anläggningen går att dela upp i tre delar: acceleration av protoner, spjälkning av atomkärnor (spallation) och analys av material. Hon jobbar med ett av de första stegen, där protoner skapas. 

ESS har ett 600 meter långt rör och i ena änden finns en jonkälla från vilken protonerna accelereras. 

–  Vi använder radiovågor – det är lite som att surfa. Protonerna ”surfar” på vågen och fångar energin därifrån, vilket ökar deras hastighet, säger hon.

Energin i protonstrålen, förklarar Natalia Milas, är jämförbar med den mängd energi som krävs för att koka ett kilo is på en sekund. Men energin är också superkoncentrerad. I andra änden av röret finns strålmålet: ett hjul i volfram. Vad allt handlar om är processen spallation som sker när protonerna krockar med volframet.

– Protonerna slår mot volframatomernas kärnor med så mycket energi att neutroner frigörs från kärnan, säger Natalia Milas. 

Neutronerna leds sedan vidare till den tredje delen av ESS. Där låter man neutronerna interagera med det material man vill studera och mäter deras energi, hastighet och riktning. 

Den 16 maj sköts protonerna 542,5 meter till den så kallade stråldumpen. På ESS hemsida skriver de att detta är kulmen på år av forskning. Man testade för att se om allt verkligen fungerar, vilket det gjorde. 

En som var på plats i kontrollrummet var Benjamin Bolling, doktorand i partikel- och kärnfysik vid Lunds universitet. Sedan ett mastersprojekt i acceleratorfysik på ESS jobbar han som skiftledare för kontrollrummet. Nu gör han en industridoktorand parallellt med och som en del av arbetet på ESS.

– Vi skålade med god dryck och tårta. Och sedan höll direktören också ett litet tal.

– Det är en jättestor milstolpe som vi uppnått. Att hela acceleratorn fungerar, eftersom en partikelaccelerator av denna magnitud är så extremt komplex. Det är så många bitar, delar och komponenter som ska fungera, inte bara individuellt, utan även i samspel med varandra, säger han.

Nu är man ett steg närmare att kunna utföra vetenskapliga experiment på anläggningen. Neutroner passar för att studera ömtåliga material som proteiner och celler. Tekniken kommer kunna användas för forskning inom energi, batterier, medicin, miljö och transport. 

– Första ”friendly users” kommer 2027. Det är forskare som accepterar att systemet fortfarande är nytt och inte helt pålitligt. De fungerar som en testomgång. Det ”riktiga” användarprogrammet börjar 2027–2028. Då måste vi leverera det vi lovar, säger Natalia Milas. 

De börjar med att köra acceleratorn. Därefter lägger de till målet och till sist instrumenten. 

– Allt måste fungera som en orkester. Det tar lång tid att nå full kapacitet. För liknande anläggningar i Japan och USA tog det 5–10 år. Vi hoppas gå snabbare men måste ändå öka effekten på ett säkert sätt, säger hon.

Benjamin Bolling tycker att ESS är en väldigt häftig arbetsplats. 

– Det är ju forskare från hela världen här. På något sätt så hittar vi vårt gemensamma intresse på ESS. Vi jobbar tillsammans och alla är intresserade av fysik. 

Han skulle rekommendera studenter att göra projekt via ESS och nämner även att det brukar annonseras ut sommarjobbstjänster allt eftersom.

– Om man är intresserad av någonting inom partikelfysik eller big data eller liknande, ska man absolut göra det på ESS. Det är en självklarhet i alla fall för mig. Man får en unik inblick. ESS är verkligen en unik anläggning just för att det ska bli världens mest kraftfulla acceleratorbaserade neutronkälla i världen.