Framtiden för svensk forskningsinfrastruktur utkast

Transkript

1 Framtiden för svensk forskningsinfrastruktur utkast Sida 1 av 88

2 Innehåll Innehåll... 2 Förord Introduktion Kommittén för forskningens infrastrukturer - KFI Begreppet forskningsinfrastruktur... 6 Definition av forskningsinfrastruktur och avgränsningar Arbetet med planen, bedömningskriterier, framtida uppdatering Områdesöversikter Infrastruktur för astronomi och subatomär forskning (Bg-1) Infrastruktur för molekyl-, cell- och materialforskning (Bg-2) Infrastruktur för forskning kring jorden och dess nära omgivning (Bg-3) Infrastruktur för e-science (Bg-4) Rekommendationer Infrastrukturer under uppbyggnad Aktuella framtida infrastrukturer Utredningar som behöver genomföras APPENDIX KFI:s och beredningsgruppernas ledamöter Sida 2 av 88

3 Förord I januari 2005 inrättades KFI, kommittén för forskningens infrastrukturer, vid Vetenskapsrådet. KFI:s huvuduppdrag, som beslutats av Vetenskapsrådets styrelse, är att främja och stödja uppbyggnad och utnyttjande av infrastruktur för svensk forskning av högsta vetenskapliga kvalitet inom Vetenskapsrådets ämnesområden. Styrelsen vill samla ansvaret för ärenden avseende forskningsinfrastrukturer i denna nya kommitté för att få en större tydlighet i hanteringen av infrastrukturärenden och åstadkomma en bättre planering med större långsiktighet och - inte minst - en samlad internationell överblick. Ett led i uppdraget till KFI är att svara för en långsiktig, rullande, strategisk planering avseende stöd till planering, utveckling, uppbyggnad, drift och avveckling av infrastrukturer med olika detaljeringsgrad för olika tidsperspektiv. En aktuell plan ska redovisas för Vetenskapsrådets styrelse i juni varje år. Perspektivet för verksamheten ska omfatta investeringens hela livslängd och ta hänsyn till driftkostnader och kompetensbehov. Denna rapport är ett arbetsutkast till den plan som ska diskuteras vid Vetenskapsrådets styrelse i mitten av juni Rapporten har tagits fram av KFI och dess fyra beredningsgrupper; som ansvarar för bevakning av infrastrukturen inom följande områden 1) astronomi och subatomär forskning 2) forskning om molekyler, celler och material 3) forskning om jorden och des nära omgivning 4) e-vetenskap eller e-science. Beredningsgrupperna har gjort en inventering av såväl existerande infrastruktur som planer och behov av infrastruktur inom respektive område och fört fram rekommendationer till KFI. I arbetet har experter och representanter för forskarsamhället engagerats i olika väsentliga frågor. Diskussion har även förts med universitetsledningarna under våren Tyngdpunkten i detta arbetsutkast av rapporten ligger på breda områdesöversikter där forskningsinfrastrukturen, både den existerande och planerad ny infrastruktur, sätts i sitt sammanhang. I rapporten förs också fram ett antal rekommendationer där mogna infrastrukturprojekt med stor betydelse för framtida forskning identifieras. Dessutom pekas i rapporten ut ett antal viktiga områden där utredningar snarast behöver göras för klargöra hur infrastrukturen kan byggas upp, förbättras, ordnas eller effektiviseras. KFI önskar nu synpunkter på innehållet i det föreliggande utkastet till långsiktig strategisk plan för forskningsinfrastruktur. Synpunkter kan föras fram vid en öppen presentation i Stockholm den 9 maj och därefter i en öppen nätdiskussion på Vetenskapsrådets hemsida fram till den 19 maj 2006 kl 17. Senare kommer det att finnas möjligheter att bidra med stoff till uppdateringen av planen - en ny version ska vara klar till juni Den färdigställda planen kommer att utgöra ett viktigt underlag inför diskussioner om finansiering av infrastruktur från Vetenskapsrådet. Finansiering av såväl existerande som framtida infrastrukturer sker oftast tillsammans med andra aktörer, antingen nationellt eller internationellt. Planen kommer därför även att utgöra ett underlag i diskussioner med andra finansiärer om framtida infrastruktur. Sida 3 av 88

4 Inom Europa finns det för närvarande ett stort fokus på forskningens infrastruktur där man inom ramen för European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI) arbetar med en roadmap för paneuropeisk forskningsinfrastruktur, som ska publiceras i oktober Det blir särskilt viktigt för Sverige att ta del av detta arbete och förhålla sig till denna första plan för gemensam europeisk forskningsinfrastruktur. Sida 4 av 88

5 1. Introduktion En tendens inom många vetenskapsområden är att gemensam forskningsinfrastruktur, alltifrån avancerade acceleratoranläggningar till beräkningsresurser, datanät och öppna databaser, får allt större betydelse för forskares möjligheter att bedriva ledande forskning. Ofta är infrastrukturen och dess prestanda helt avgörande för forskningens framsteg. Några exempel: Omfattande databaser är en förutsättning för stora delar av den samhällsvetenskapliga forskningen Kunskapen om materiens innersta beståndsdelar är helt avhängig partikelacceleratorer Kunskapen om universum och dess utveckling är beroende av observationer med olika typer av teleskop Kunskapen om molekylers och materials atomära struktur och funktion är beroende av en hel rad av metoder, där infrastrukturer för synkrotron- och neutronstrålning spelar en avgörande roll Möjligheterna att utforska polartrakterna och havsbottnarna är beroende av forskningsfartyg Klimatforskningen är beroende av globala detektionsystem för att följa klimatförändringar Högpresterande datorer är avgörande för vår förmåga att analysera omfattande dataset eller simulera förlopp inom de flesta vetenskapsområden Verktygen för forskningen har ofta blivit så avancerade, dyrbara eller komplexa att samverkan mellan aktörer med kompletterande kompetenser i en region, nationellt, internationellt eller globalt, har blivit nödvändigt för konstruktion, drift eller funktion av infrastrukturen. En noggrann och långsiktig planering och prioritering av infrastrukturer är väsentlig för forskningens utveckling, eftersom infrastrukturen ofta öppnar nya och unika möjligheter för forskningen men även innebär omfattande investeringar och långsiktiga åtaganden i form av drift och uppgradering. I flera länder pågår strategiska arbeten med att ta fram s.k. roadmaps for forskningsinfrastruktur. I USA har detta nyligen gjorts bl.a. av Department of Energy (DOE) 1, National Science Foundation (NSF) 2, och National Institutes of Health (NIH) 3. I Europa pågår ett omfattande arbete för att ta fram en roadmap för pan-europeisk forskningsinfrastruktur för alla forskningsområden inom European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI) 4. ESFRI:s roadmap blir klar under hösten Storbritannien 5 har nyligen tagit fram en roadmap för forskningsinfrastruktur och Danmark har nyligen gjort en omfattande inventering av befintlig forskningsinfrastruktur samt framtida behov 6. Detta dokument utgör ett utkast till den Vetenskapsrådets första långsiktiga plan för forskningsinfrastruktur. Det kommer att utgöra ett väsentligt underlag för diskussioner om finansiering av framtida infrastruktur, dels nationellt men även med andra finansiärer samt med andra länder för gemensam internationell infrastruktur Sida 5 av 88

6 2. Kommittén för forskningens infrastrukturer - KFI Vetenskapsrådets kommitté för forskningens infrastrukturer, KFI, har till uppgift att främja och stödja uppbyggnad och utnyttjande av infrastruktur för svensk forskning av högsta vetenskapliga kvalitet inom Vetenskapsrådets ämnesområden. Verksamheten innefattar utlysning och beredning av ansökningar, deltagande i internationella samarbetsorganisationer, uppföljning, utvärdering samt strategiskt arbete. Till sin hjälp har kommittén fyra beredningsgrupper, för infrastrukturer avseende 1) astronomi och subatomär forskning 2) forskning om molekyler, celler och material 3) forskning om jorden och dess nära omgivning 4) e-vetenskap eller e-science. Varför en plan? KFI verkar för att svenska forskare ska få tillgång till och utveckla infrastruktur för forskning av högsta kvalitet inom alla vetenskapsområden. Den långsiktiga plan, som nu presenteras i denna rapport, är ett led i det arbetet. Planen ska ses som en aktuell översikt över behovet av forskningsinfrastruktur för en svensk grundforskning i världsklass i ett tidsperspektiv av tio till tjugo år framåt i tiden. Planen pekar på behov av utveckling av ny infrastruktur, rekommenderar uppgradering av existerande infrastruktur och utfasning av infrastruktur som inte kommer att vara konkurrenskraftig. Den identifierar även områden eller faciliteter för vilka ytterligare utredningar behöver göras. Planen ska vara långsiktig men rullande, d.v.s. den ska uppdateras regelbundet för att inkludera ny utveckling eller resultat av nya utredningar eller utvärderingar. Planen kommer att användas vid strategiska diskussioner inom Vetenskapsrådet, med olika aktörer som forskarsamhälle, universitet, och forskningsfinansiärer inom och utom landet. Planen kommer att utgöra ett övergripande underlag inför beslut om finansiering eller avveckling av infrastrukturer. Den ska alltså inte ses som en strikt prioriteringslista eller som ett löfte om finansiering. Beslut om finansiering av forskningsinfrastruktur är i många fall beroende av samfinansiering från flera aktörer och mer detaljerade utredningar eller utvärderingar behöver göras inför beslut. 3. Begreppet forskningsinfrastruktur Definition av forskningsinfrastruktur och avgränsningar Med forskningsinfrastruktur menas till exempel forskningsanläggningar, databaser, samarbetsorganisationer eller omfattande datanät. Infrastrukturer för grundläggande forskning som faller inom KFI:s ansvarsområde är de helt eller delvis uppfyller följande generella kriterier: är av brett nationellt intresse ger förutsättningar för världsledande forskning utnyttjas av ett flertal forskargrupper/användare med högt kvalificerade forskningsprojekt är så omfattande att enskilda grupper inte kan driva dem på egen hand Sida 6 av 88

7 har en långsiktig planering för vetenskapliga mål, finansiering och utnyttjande är öppet och enkelt tillgängliga för forskare och ha en plan för hur tillgängligheten ska förbättras (gäller både utnyttjande av infrastrukturen, tillgång till insamlade data och presentation av resultat) Utöver de generella kriterierna kan andra aspekter ha betydelse, till exempel infrastrukturens forskningsstrategiska betydelse, att den är avgörande för kompetensuppbyggnad eller andra speciella förutsättningar. Avgränsning Den forskningsinfrastruktur KFI ansvarar för i dagsläget är till stor del given av Vetenskapsrådets (och dess föregångares) tidigare åtaganden. Exempelvis hanterar KFI i nuläget inte bibliotek och museisamlingar eller arkiv för olika typer av klimatdata trots att de i en vidare mening och i vissa fall skulle kunna klassas som infrastruktur enligt ovanstående allmänna kriterier. Utvidgning av Vetenskapsrådets ansvarsområden för infrastruktur utanför dagens avgränsningar behöver normalt åtföljas av motsvarande utvidgade möjligheter till finansiering. 4. Arbetet med planen, bedömningskriterier, framtida uppdatering Första steget i arbetet med planen var en inventering av befintlig och planerad infrastruktur samt behov av nya satsningar. KFI:s fyra beredningsgrupper har gjort områdesöversikter inom sina respektive områden. Förutom kartläggning av befintliga och planerade infrastrukturer innefattar de också behovsanalys och en bedömning av vad som tekniskt-vetenskapligt kan förverkligas. Slutligen har beredningsgrupperna gett övergripande rekommendationer inom respektive område. Som ett led i arbetet har KFI bl.a. arrangerat hearings om svenskt deltagande i röntgenfrielektronlasern XFEL i Hamburg, kärnfysikanläggningen FAIR i Darmstadt, framtidsseminarier om European Spallation Source som föreslås byggas i Lund, samt om gridteknologins utveckling och användning. KFI:s beredningsgrupper har under framtagandet av områdesöversikter och rekommendationer inhämtat underlag i form av vetenskaplig information, tekniska och ekonomiska råd och synpunkter från olika instanser samt tagit del av utvärderingar och utredningar. Ett tidigare utkast av planen har även gått på remiss till Vetenskapsrådets ämnesråd för synpunkter. KFI har därefter gjort en sammanvägd bedömning av de långsiktiga behoven av forskningsinfrastrukturer. Bedömningen avser det långsiktiga nationella vetenskapliga intresset för forskningsinfrastrukturer inom Vetenskapsrådets alla ämnesområden. Specifika bedömningar görs kring angelägenheten av existerande och planerade infrastrukturer som nått tillräcklig mognad i planeringen (dvs har en väl utvecklad vetenskaplig motivering och teknisk plan för utformning), medan det för vissa områden eller problemställningar krävs vidare utredningar. Denna plan blir den första svenska långsiktiga planen för forskningsinfrastruktur och den kommer enligt planerna att antas av Vetenskapsrådets styrelse vid dess sammanträde i juni Sida 7 av 88

8 2006. Planen har ett perspektiv på ca år och kommer att revideras årligen. Preliminärt kommer en reviderad version att finnas tillgänglig under sommaren Slutsatserna i den kommer att ingå i Vetenskapsrådets underlag för nästa forskningsproposition. 5. Områdesöversikter KFI:s fyra beredningsgrupper har utarbetat områdesöversikter över sin ansvarsområden. Översikterna innehåller en kort beskrivning av den forskning som bedrivs och hur man ser på den framtida utvecklingen av forskningsfälten. Som underlag till översikterna har grupperna inventerat befintliga infrastrukturer, infrastrukturer som är under planering och infrastrukturer som forskningen är i behov av på längre sikt. Den två sistnämnda kategorierna förslås ofta i form av utredningar vars syfte blir att besvara frågor som; Vilka svenska forskningsintressen motiverar satsningen, konkurrenskraft och relevans av det tekniska konceptet samt vad kommer det att kosta? Även om beredningsgruppernas områdesöversikter innehåller samma typ av information är de mycket varierande i sin utformning. Möjligen avspeglar den varierande utformningen olikheter i gruppernas ansvarsområden. Säkerligen finns det luckor, både i beskrivningarna av forskningen och i identifieringen av infrastrukturer, men KFI:s långsiktiga plan är ett levande dokument och läsaren uppmanas att komplettera översikterna. Det görs bäst genom att ge sina synpunkter i det Web-forum som upprättats just för det ändamålet. 5.1 Infrastruktur för astronomi och subatomär forskning (Bg-1) Tillgängligheten till forskningsinfrastrukturer är av vital betydelse för att forskare skall kunna etablera sig i den absoluta forskningsfronten inom sina respektive forskningsfält. Detta är speciellt påtagligt inom astronomi, astrofysik, fusion, kärn- och partikelfysik vilket är de forskningsfält som täcks av Bg-1s ansvarsområde. Infrastrukturerna inom dessa områden är av sådan art och komplexitet att varken enskilda forskargrupper eller länder ensamt kan driva och finansiera dem. Detta måste organiseras och drivas på internationell basis. Infrastrukturerna inom Bg-1s ansvarsområde skall: vara av stort nationellt/internationellt intresse vara tillgängliga för framstående forskare inom de olika områdena ge möjlighet till långsiktig planering vara öppet för att kommunicera resultat till flera grupper i samhället ge möjlighet till utveckling av styrkeområden Bg-1 har gjort en kartläggning av befintliga infrastrukturer med svenskt engagemang och också listat sådana där svenska forskare för närvarande inte är involverade. Vi har även försökt identifiera infrastrukturer med svenskt intresse som kommer i drift inom de närmaste 5-15 åren. Astronomi och astropartikelfysik Vetenskapliga frågeställningar Sida 8 av 88

9 Inom astrofysik och astropartikelfysik finns ett antal frågor av speciellt intresse och som mycket av de nuvarande infrastrukturprojekten är inriktade emot. Hur uppkom Universum och den struktur vi har idag i form av galaxer och ändå större strukturer? När bildades de första stjärnorna och med dem de grundämnen vi har runt oss? Hur uppkommer de planeter vi observerar runt ungefär 10 % av alla stjärnor, och kopplat till detta, hur uppkommer biologiskt liv? Andra högintressanta frågor är kopplade till de mest extrema processerna och tillstånden i form av supernovor, neutronstjärnor och svarta hål. Nära relaterat till detta har vi ett antal frågor som berör grundläggande fysik. Främst av dessa är frågan om egenskaperna hos den mörka materian och den mörka energi som Universum tycks domineras av. Detta har med all säkerhet avgörande implikationer på fundamental fysikaliska teorier som supersträngteorier. De enorma framsteg som gjorts under de senaste årtiondena inom detta område är till största delen ett resultat av nya instrument och teleskop, tillsammans med modern teknik, som inneburit allt mer detaljer och kunskap om allt ljussvagare objekt. Parallellt har ökad datakraft inneburit möjligheter att bearbeta de enorma datamängder som insamlats. Nästan allt vad vi vet om t.ex. mörk energi och materia kommer från sådana observationer. Samtidigt har nya satelliter öppnat nya våglängdsområden som i samband med markbundna instrument gett helt nya möjligheter att studera t.ex. röntgen- och gammastrålning från svarta hål, eller infrarödstrålning från planetdiskar under bildande. Även neutriner kan nu användas som informationsbärare om kosmiska processer. Svenska forskare inom området har alltså stora behov vad det gäller tillgång till avancerad infrastruktur. Vad det gäller astrofysiken så kan man enkelt säga att denna innefattar observationer och teori av olika objekt observerade med fotoner. Astropartikelfysik är ett område som gränsar både mot astrofysiken och mot partikelfysiken. Speciellt studeras partikelflöden från astrofysikaliska källor, (t ex flöden av neutriner, protoner och antiprotoner, gravitoner), samt olika effekter av de okända energislagen mörk materia och mörk energi som enligt de nya rönen utgör 96 % av universums energiinnehåll. Kosmologin sträcker sig över bägge dessa områden. Gränsen mellan astropartikelfysik och astrofysik är dock mycket diffus, och till stor del artificiell. T.ex. studeras den mörka materian observationellt till stor del i samma projekt som också studerar storskalig struktur, och galaxbildning. Ett annat exempel är IceCube, där neutrinoobservationer kan ge värdefull information om t.ex. aktiva galaxer och gammastrålningsutbrott, liksom mörk materia. Befintliga faciliteter ESO ESO högkvarteret är beläget i Garching, München. Detta är den viktigaste markbundna faciliteten och används av astronomer vid alla svenska institutioner. Mindre och medelstora optiska teleskop finns på La Silla. Very Large Telescope (VLT) på Paranal är för närvarande det mest framgångsrika optiska teleskopet i 8-10 m klassen. Detta togs i drift 1999 och man håller för närvarande på och utvecklar andra generationens instrument för teleskopen. Dessa teleskop är de viktigaste resurserna för svensk optisk astronomi. Teleskopen används också tillsammans som en interferometer, VLTI, med en maximal baslängd av 100 m, för bl.a. studier av stjärnytor, extrasolära planeter och områden nära svarta hål i galaxcentra. Svenska Solteleskopet på La Palma Sida 9 av 88

10 Svensk huvudman för detta är KVA. Anläggningen används i huvudsak av solgruppen vid KVA (Stockholms Observatorium). Teleskopet har den bästa bildkvaliteten av alla existerande solteleskop. Ett nästa generations teleskop med 2.5 m diameter har börjat diskuteras mellan olika europeiska institutioner. ISF:s ställning som en av KVA:s institutioner har nyligen börjat omprövas av KVA:s ledning. Nordic Optical Telescope på La Palma Detta är ett 2.5 m teleskop som drivs gemensamt med de Nordiska länderna. Användarna kommer från SU, UU och LU. En specialisering av verksamheten diskuteras just nu för att effektivisera driften. Ett gemensamt Northern Hemisphere Observatory (CNO) på La Palma, där alla de medelstora teleskopen på La Palma tänks ingå, diskuteras just nu. NOT skulle här vara det nordiska bidraget. Starten av detta är beräknat till år En utvärdering av NOT har gjorts under våren 2006 och rekommendationerna är under diskussion. Onsala rymdobservatorium Denna nationella facilitet, finansieras av VR. De driver 20 m och 25 m teleskopen på Onsala och den svenska delen av APEX (se nedan). Byggandet av flera viktiga mottagare bedrivs inom faciliteten, bl.a. till APEX och ALMA. Man är också starkt engagerad i satelliten ODIN, liksom den kommande ESA-satelliten Herschel. Onsala är nod i det Europeiska VLBI-nätet (Very Long Baseline Interferometry). Användarna kommer i huvudsak från Göteborgs- och Stockholmsgrupperna. VLBI används också för geovetenskap (kontinentaldrift). Det viktigaste instrumentet under de närmaste åren är APEX. Denna anläggning, belägen på Chajnantor i norra Chile, är ett submillimeterteleskop. Det togs i drift hösten 2005 och de första resultaten är mycket lovande. Detta är ett teleskop av samma typ som kommer att ingå i ALMA, och kommer att fungera som en förberedelse för detta. Framförallt för mycket höga frekvenser kommer teleskopet att vara unikt. Onsala diskuteras som ett regional centrum för stöd till ALMA för de nordiska länderna (S, SF, DK). LOFAR Detta är en huvudsakligen nederländsk stor anläggning med tusentals enkla radioantenner för långvågig radiostrålning, som bl.a. kan undersöka kosmiska processer i det tidiga universum,. Det svenska ursprungliga deltagandet har varit inriktat mot rymdplasmafysik. Man diskuterar nu ett astronomiskt engagemang inom LOFAR-projektet, där Onsala skulle fungera som en extra nod för VLBI-liknande tillämpningar. För detta har man nyligen erhållit ett planeringsbidrag från KFI. Neutrinoteleskop Här är AMANDA-detektorn och dess större efterföljare IceCUBE det viktigaste projektet ur svensk synvinkel. De svenska forskargrupperna i Stockholm och Uppsala (samt en mindre grupp från Högskolan i Kalmar) har varit med i uppbyggnaden av denna nya teknologi sedan början av 1990-talet. IceCUBE har just börjat byggas och beräknas stå klar Under minst 15 år räknar man med att den färdiga detektorn ska samla in data. Formerna för hur driftskostnaderna ska delas mellan amerikanska NSF och de övriga deltagande grupperna diskuteras för närvarande i en styrkommitté, där VR är representerat. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Detta är en markbaserade anläggning med dedikerat teleskop har just avslutat sin första mycket framgångsrika fas. Speciellt genom att kombineras med stora datorsimuleringar av universums strukturbildning kan dessa studier ge mer detaljerad information om den mörka Sida 10 av 88

11 materians egenskaper. SDSS II kommer också att användas för studier av supernovor med måttliga rödskift. En grupp vid Fysikum, Stockholms universitet deltar i detta projekt. Framtida beslutade anläggningar ALMA Radiointerferometer för millimeterområdet som kommer att placeras på Chajnantor i norra Chile på 5000 m höjd. Det kommer att bestå av 50 teleskop, vart och ett med 12 m diameter. Denna anläggning kommer att tas i drift omkring Upplösningen vid de kortaste våglängderna är < 0.1 bågsekunder, alltså lika eller bättre än Hubble Space Telescope. Onsala är inblandat i byggandet av flera av detektorerna till projektet. ALMA kommer, då det färdigställts, att vara det viktigaste instrumentet inom radioområdet. ELT (Extremely Large Telescope) ELT är samlingsnamnet för nästa generations teleskop. ESO har i sin strategiska plan fram till 2020 satt ett ELT som sin högsta prioritet. Man har inom ESO utvecklat en egen design av ett ELT i form av OWL som planeras ha en huvudspegel av m diameter. Ett annat koncept, utvecklat framförallt i av teleskopgruppen i Lund, kallat Euro50, beräknas få en spegel med ca 50 m diameter. Då mycket av tekniken är oprövad och ställer extremt höga krav på både optik, elektronik och mekanik är det viktigt att flera olika koncept utvecklas parallellt under denna fas. Ett liknande utvecklingsprojekt, Opticon, för bl.a. adaptiv optik finns, vilket kommer att få allt större betydelse inte minst för ett ELT. Tidsskalan för ELT projektet är och det finns med på ESFRI-listan List of Opportunities. Designfasen av OWL har under hösten 2005 utvärderats. Som ett resultat av detta kommer man nu att fokusera arbetet på ett teleskop i storleksklassen m. Lundagruppens arbete kommer därför att bli extra aktuellt. En europeisk styrgrupp för ELT-utveckling finns, där VR är representerat. Framtida ej beslutade anläggningar SKA (Square Kilometer Array) Detta är en långvågig radiointerferometer med en ungefärlig yta av en kvadratkilometer. Detta kommer att komplettera ALMA för längre våglängder. Det bygger på ny teknologi där man planerar använda en relativt enkel antenndesign tillsammans med mycket sofistikerad elektronik och databearbetning. LOFAR är ett första steg mot denna teknik. SKA kombinerar ett extremt stort fält med hög spatial upplösning och känslighet. Denna array är bl.a. intressant för att studera rejonisationsepoken inom galaxbildningen, protoplanetskivor, samt för tester av relativitetsteorin med hjälp av pulsarer. Tidsskala för SKA är Det är nämnt som ett av global projects på ESFRI listan över List of Opportunities. Både ett ELT och SKA kommer att innebära helt nya möjligheter inom kosmologin (galaxoch strukturbildning, mörk materia/energi), extrasolära planetsystem och studier av kompakta objekt i galaxcentra, och kompletterar varandra, liksom ALMA. Neutrinoteleskop Europeiska grupper från Frankrike, Grekland och Italien samarbetar inom det europeiska nätverket KM3NeT. Detta nätverk är omnämnt i ESFRI listan över List of Opportunities. Det är f.n. oklart hur de svenska grupperna med sitt stora amerikanska samarbete ställer sig till deltagande i detta sameuropeiska aktiviteter. Sida 11 av 88

12 Rymdbaserade projekt Inom både astrofysik och astropartikelfysik planeras ett stort antal projekt av rymd- eller ballongbaserad natur inom både ESA och NASA. Många av dessa har svensk medverkan antingen inom ESA:s ram eller som individuellt svenskt deltagande, t ex ODIN, JWST (SU), Herschel (Chalmers), och GLAST (KTH och SU). Då huvudvikten av ESFRI:s verksamhet är inriktad mot markbundna projekt diskuteras dock ej dessa i detalj. Se dock nedan för vissa av dessa projekt, som beskrivs eftersom de, i kombination med markbundna instrument, utgör viktiga delar av de experimentella insatserna i astropartikelfysik och kosmologi. Gammastrålning Det stora projektet som just nu byggs upp är satelliten GLAST (Gamma Ray Large Area Space Telescope), som bl.a. kommer att undersöka de mest energirika processerna kring svarta hål, samt leta after signaler från annihilation av mörk materia. Detta projekt, med totalkostnad kring 2 miljarder SEK, har svenskt deltagande (i huvudsak de tre grupperna i AlbaNovas VR-finansierade starka forskningsmiljö HEAC, High Energy Astrophysics and Cosmology). Förutom stöd till analys och rekonstruktion har den svenska GLAST-gruppen ansvarat för inköp och kalibrering av de ca 2000 kristaller av CsI som utgör satellitens elektromagnetiska kalorimeter. Finansieringen har huvudsakligen kommit från KAWstiftelsen (20 MSEK). Stöd har också erhållits från VR och Rymdstyrelsen. Antimateria KTH:s grupp för astropartikelfysik är involverad i några ytterligare rymdprojekt. PAMELA (Italien/Ryssland, planerad uppskjutning 2006) kommer att mäta antiprotoner och positroner med oöverträffad precision, vilket är av stort intresse med tanke på eventuella bidrag från den mörka materian. PoGo (planerad uppskjutning 2008) är ett kommande ballong- och satellitprojekt med syfte att mäta polarisationen hos gammastrålningen från olika punktkällor. Finansieringen av den svenskbyggda utrustningen (antikoincidenssköld) kommer från KAW, Rymdstyrelsen och VR (via HEAC) bidrar också. Projekt på längre sikt Den fundamentala frågan om vad som utgör den mörka energin kommer med största sannolikhet att undersökas med ett NASA-finansierat projekt som lysts ut för anbud, JDEM, med uppskjutning ca Ett av projekten som tävlar om denna utlysning är det Berkeleyledda SNAP (SuperNova/Acceleration Probe) där Stockholms universitet deltar under ledning av Ariel Goobar. Ersättaren till Hubble-teleskopet, det ovan nämnda mellan ESA och NASA gemensamma JWST, kommer med största sannolikhet att dra till sig svenska grupper, även i astropartikelfysik. Samma gäller det rymdbaserade projektet för gravitationsvågor LISA, även det ett gemensamt ESA/NASA-projekt. Projekt i astropartikelfysik som för närvarande saknar svenskt deltagande Den europeiska Planck-satelliten, som kommer att undersöka den kosmiska bakgrundsstrålningen med ännu bättre noggrannhet än WMAP-satelliten (särskilt den Sida 12 av 88

13 polariserade signalen), har ingen svensk deltagande grupp (däremot har både Norge, Finland och Danmark prominenta deltagande grupper). Likaså finns ett stort antal markbaserade instrument som med ännu större känslighet kommer att detektera den mer småskaliga delen av fluktuationsspektrum, samt även eventuellt kan komma att detektera så kallad B- modfluktuationer en av den så kallade inflationsmodellens förutsägelser i kosmologi. I Europa, liksom i USA och Japan, pågår en intensiv utveckling av experiment som med ultralåg bakgrund och med hög precision söker efter spridningsprocesser mellan mörk materia och olika detektormaterial (ofta NaI, Ge eller Xe). Denna s.k. direkta detektion av mörk materia, som anses som en av de mest lovande metoderna, saknar svensk aktivitet. Däremot är som nämnts Sverige världsledande i de indirekta metoderna för detektion genom IceCUBE-, GLAST- och PAMELA-projekten. Det bör noteras att Sverige genom sin medverkan i ATLAS experimentet vid CERN:s LHCaccelerator kommer att kunna bidra till att undersöka ett flertal olika teorier för mörk materia, om denna utgörs av elektriska neutrala partiklar med massa mindre än ungefär en TeV. Speciellt är LHC utmärkt väl lämpad för att söka efter så kallade supersymmetriska partiklar, som tillhör de teoretiskt favoriserade kandidaterna till mörk materia. Fusion Vetenskapliga frågeställningar Kombinationen av en ökande befolkning och förväntningar på en ökad levnadsstandard för jordens befolkning gör att behovet av elektrisk energi kommer att öka signifikant i framtiden. Behovet av att samtidigt minska användandet av fossila bränslen leder till att nya energikällor måste utvecklas. Forskningen kring fusion har visat att fusion potentiellt kan vara en lösning på världens ökande energibehov och samtidigt ha en hanterbar inverkan på miljön. Flera fysikaliska och tekniska frågor återstår dock att besvaras innan man fullt ut kan utnyttja fusion som energikällan även om de grundläggande principerna har bevisats. De öppna frågorna är fortfarande hur man skall optimera processen för att få en attraktiv och ekonomisk försvarbar energikälla. Det svenska fusionsprogrammet är del av det Europeiska fusionsprogrammet koordinerat genom EURATOM som skapades 1958 och som Sverige är medlem av sedan Huvudexperimentet i det Europeiska programmet är JET (beläget i UK). Den svenska associationen, kallad EURATOM-VR administreras av VR, innefattar fusionsforskare från Chalmers (fyra olika institutioner), från KTH (fyra olika institutioner), från Uppsala universitet (tre olika institutioner) samt från personal från Studsvik. Varje association i den Europeiska fusionsverksamheten, EURATOM, kan få tillgång till data från de olika Europeiska experimenten genom vetenskapliga samarbeten. Data från JET finns likaledes tillgängligt för associationerna medan forskare utanför de Europeiska associationerna kan få tillgång till data efter en viss tid. En internationell fusionsdatabas upprätthålles och uppdateras och kan bli tillgänglig genom medlemskap i den internationella fusionsforskningen. Befintliga faciliteter Sida 13 av 88

14 JET är belägen i Culham, Oxfordshire, England. JET startades 1983 och utgör fortfarande den mest avancerade fusionsforskningsanläggningen i världen och den enda som kan köra tritiumexperiment. JET byggdes med en volym ca 100 ggr större än något experiment vid den tiden och med ett D-format plasmatvärsnitt. Redan 1991 kördes det första tritiumexperimentet som gav 16MW fusionsenergi och Q=0.7 d.v.s. mycket nära break-even. Med JET experimentet ökade fusionstrippelprodukten från 1/10000 till 1/6 av värdet som krävs för tändning av plasmat. JET anläggningens operationella tid har nu blivit godkänt fram till Svenska forskare utgör en stor del av den rörliga personal som finns vid JET när experimenten körs. Huvuduppgifterna för det förlängda programmet är fokuserade mot ITER relaterade frågor. De svenska fusionsforskarna deltar mestadels i den experimentella och teoretiska samordnade fusionsforskningen genom personella insatser. Ett undantag är att Uppsalagruppen har levererat två neutrondiagnostikinstrument under Dessa instrument är de enda större instrumentsatsningar som den svenska associationen har bidragit med till JET-EFDA. Förutom JET experimentet upprättas nu Europeiska Task-forces som skall leda R&D arbetet inom fusionsforskningen och som skall samordna det Europeiska forskningsarbetet har två grupper inom forskningsområdena i) plasma-vägg-växelverkan och ii) teorimodellering av fusionsplasma skapats. Svenska forskare finns med i båda dessa arbetsgrupper. Nationella Europeiska fusionsforskningsanläggningar med internationellt deltagande Svenska forskare kan deltaga i forskningen vid dessa anläggningar med infrastöd genom EURATOM:s mobilityprogram. ASDEX-U-tokamak, vid Max Planck Institut für Plasmaforschung, Garching München, Tyskland startades Forskningsprogrammet fastställs efter förslag från individuella fusionsforskare och fusionsforskningsgrupper från Europa. En internationell vetenskaplig prioriteringsgrupp fastställer godkända experiment varje år. ASDEX-U experimentets forskningsprogram styrs hårt mot områden som är viktiga för ITER. Nästan hela vakuumkärlet har klätts med wolfram för att undersöka hur wolfram kan kombineras med plasma av hög kvalitet. Svenska forskare kan deltaga i experimentet genom att på vanligt sätt konkurrera på vetenskapliga meriter. MAST, Culham, UK startades Experiment vid den sfäriska tokamaken kan föreslås och utföras i samarbete med forskningsgruppen vid MAST. Detta är det enda experiment med sfärisk geometri i Europa. TORE-SUPRA, Cadarache, Frankrike startades Det är en tokamak med supraledande spolar och rekordlånga pulser. Särskilt studeras hur en ergodisk divertor kan optimeras för bättre plasmaparametrar. TEXTOR tokamaken i Jülich, Tyskland har som specialområde plasma-vägg växelverkan och ergodisk divertor. Svenska grupper har länge varit aktiva i detta forskningsprogram. RFX reverserade pinchen i Padua startade Vid denna anläggning kan plasmaströmmar upp till 2 MA köras. Experimentets målsättning inkluderar utveckling av aktiv kontroll av MHD instabiliteter med användning av aktiv återkoppling. Detta arbete görs i samarbete med T2R experimentet vid Alfvénlaboratoriet i Stockholm. Sida 14 av 88

15 Internationella (utomeuropeiska) fusionsforskningssamarbeten Inom ramen för stora tokamaker finns möjligheter till samarbeten med Japan och USA. Svenska fusionsforskare kan föreslå experiment i samarbete med andra fusionsforskningsgrupper. Vidare finns inom IAEA ett program kring R&D av reverserade pinch experiment vilket innefattar USA, Japan, Italien och Sverige. Framtida fusionsforskningsanläggningar Den framtida fusionsforskningen, från ca 2010, sett ur Europeiskt perspektiv, kan beskrivas med i) ITER + Accompanying program + W-7AX stellarator + MAST sfärisk tokamak + IFMIF, och efter ca 2030 ii) DEMO/PROTO. ITER- tokamak samarbetet upprättat av sex partners Europa, Ryssland, Japan, Korea, USA och Kina. Beslutat i juni 2005 om placering i Europa (Cadarache, Frankrike). Från 2005 har Indien kommit med som en full partner. ITER beräknas tas i drift ca Infrastruktur planeras i Europa genom EURATOM och de Europeiska Associationerna. Regler för infrastrukturen är f.n. under uppbyggnad inom EURATOM. De svenska fusionsforskarna kan bidraga till uppbyggnaden av ITER huvudsakligen genom EURATOM:s kontrakt med den svenska associationen. Parallellt med den direkta uppbyggnaden av ITER finansieras ett Accompanying programme av EURATOM där prioriterade forskningsområden har specificerats och associationerna skriver årliga arbetsprogram och kontrakt med EURATOM. W-7X- stellarator anläggningen byggs upp i Greifswald, Tyskland som en nationell anläggning med möjligheter för svenska forskare att bidra både till uppbyggnad av diagnostik, till modellering och senare till deltagande i det experimentella forskningsprogrammet. Projektet beräknas start omkring Svenska fusionsforskare finns med både med att planera neutrondiagnostik och att modellera den tredimensionella magnetstrukturen. Högenergifysik Vetenskapliga frågeställningar Högenergiexperiment studerar den innersta strukturen hos materia och de krafter som beskriver den genom kollisioner mellan mycket högenergetiska partiklar som produceras vid acceleratorer. Den så kallade Standardmodellen inom partikelfysik ger svar på många frågor rörande strukturen och stabiliteten hos materia med dess sex kvarkar, sex leptoner och fyra krafter. Standardmodellen lämnar emellertid många frågor obesvarade såsom: Varför finns det bara tre typer av kvarkar och leptoner? Hur erhåller partiklar sina massor? Finns det fler partiklar och krafter? Är kvarkarna och leptonerna verkligen fundamentala eller har de också en substruktur? Vilka partiklar ger upphov till mörk materia i universum? Hur kan gravitationen inkluderas i Standardmodellen? Sida 15 av 88

16 Vidare vill man studera starkt växelverkande materia under extrema förhållanden av hög temperatur och energitätheter. Teorin för den starka växelverkan, kvantkromodynamik (QCD), förutsäger att kvarkar och gluoner är bundna i hadroner. I system med höga temperaturer och höga energidensiteteter antas kvarkarna inte längre vara bundna utan fria att röra sig över volymer där superkritiska förhållanden råder. I kollisioner mellan tunga atomkärnor vid mycket höga energier förväntas en övergång från hadronisk materia till ett nytt materietillstånd, det så kallade kvark-gluon plasmat, inträffa. Detta nya tillstånd var rådande till några mikrosekunder efter Big Bang, därefter inträdde en kondensation till hadronisk materia. Det är denna typ av frågor som driver högenergifysiker att bygga och utnyttja nya acceleratorer och detektorer. Experimenten hoppas kunna ge svar på, om inte alla, så i varje fall några av ovanstående frågor. Befintliga faciliteter CERN är en europeisk forskningsanläggning för kärn- och partikelfysik i Genève, Schweiz. Sverige har deltagit i detta europeiska samarbete allt sedan starten CERN håller för närvarande på med färdigställandet av den nya partikelacceleratorn, LHC, som skall tas i bruk sommaren LHC acceleratorn kommer att kollidera protoner och tunga joner vid energier som hittills inte varit tillgängliga någon annanstans i världen. CERN kommer under de närmaste åren att vara centrum för världens högenergifysikforskning, och svenska forskargrupper från KTH, LU, SU och UU är starkt engagerade i uppbyggandet av två av de fyra experimenten kring LHC, nämligen ATLAS och ALICE. DESY är en anläggning i Hamburg, Tyskland där personal från LU deltar i H1 experimentet vid HERA acceleratorn. Gruppen har varit medlem i kollaborationen från dess start och har gjort betydande insatser i uppbyggnaden av experimentet. Huvudsyftet med experimentet är att studera strukturen av protonen genom att kollidera positroner och protoner men också att studera fundamentala växelverkningar mellan partiklar och söka efter fysik bortom Standardmodellen. Beslut har tagits av DESY:s ledning att stänga ner HERA-acceleratorn inom de närmaste åren. Fermilab är ett nationellt amerikansk laboratorium i Batavia, USA där personal från UU, SU och LU deltar i D0 experimentet De svenska grupperna har finansierat uppbyggnad och drift av delar av detektorn, men Sverige bidrar inte till själva infrastrukturen vid Fermilab. Det vetenskapliga programmet i D0 fokuserar på exakta studier av proton-antiproton kollisioner vid mycket höga energier, och de svenska grupperna deltar i detta internationella samarbete som en förberedelse för ATLAS experimentet vid LHC. Brookhaven är ett nationellt amerikanskt laboratorium i Upton, USA där personal från LU deltar i PHENIX experimentet vid RHIC. Gruppen har varit medlemmar av kollaborationen sedan dess start och gjort betydande insatser genom att designa, bygga, installera och operera experimentets padkammare. Sverige bidrar inte till själva infrastrukturen vid Brookhaven. Syftet med experimentet är att studera starkt växelverkande materia under extrema förhållanden av hög temperatur och täthet genom att kollidera tunga atomkärnor vid höga energier. Den svenska gruppen deltar i detta internationella samarbete som en förberedelse för ALICE experimentet vid LHC. Framtida ej beslutade projekt Sida 16 av 88

17 CLIC är ett projekt som CERN bedriver vid sidan av uppbyggnaden av LHC för att studera och utveckla en realistisk teknologi till rimlig kostnad för en linjär elektronpositronkolliderare (CLIC) i energiområdet TeV. LHC kommer under en 10 års period att tillföra unik ny information i TeV-energiområdet. Det finns emellertid frågeställningar som kommer att vara svåra att testa vid LHC. Elektron-positronkolliderare kan vara ett komplement till LHC genom att möjliggöra precisionsmätningar av observationerna gjorda vid LHC. Frågeställningar som med fördel kan adresseras vid CLIC är: noggranna studier av lätta Higgs-partiklar, upptäckten av tyngre Higgs-partiklar, och CP-brottsmätningar i Higgssektorn. För fysiken bortom Standardmodellen skulle CLIC kunna besvara frågor rörande supersymmetri med noggranna mätningar av spartiklar och påvisande av extra dimensioner. CLIC-projektet är ett komplement till det internationella linjärkolliderar-projektet ILC (se nedan). I testprogrammet för CLIC (CTF3) deltar en forskargrupp vid UU. ILC är ett världsomspännande samarbete för att etablera en design för nästa generations elektron-positron partikelaccelerator i energiområdet TeV jämfört med TeV för CLIC. ILC och CLIC är två komplementära projekt för att ta fram en design för en elektronpositronlinjärkolliderare. Tidsskalan för de båda projekten är helt olika. Fysikmotivationen till att konstruera ILC är den samma som för CLIC (se ovan). Inga svenska acceleratorfysiker är i dagens läge engagerade i själva acceleratorprojektet. Däremot är en grupp från LU involverad i ett detektorutvecklingsprojekt. CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso) är ett projekt där neutriner produceras vid SPS på CERN. Dessa neutriner passerar sedan under jord till Gran Sasso laboratoriet i Italien, 730 km från CERN. Detektorn, som är under uppbyggnad, är optimerad för att observera neutriner som är ett resultat av oscillation av neutrinerna på vägen mellan CERN och Gran Sasso. Projektet är motiverat av de resultat från Superkamiokande experimentet i Japan där man observerat ett underskott i flödet av neutrinerna producerade i atmosfären. Projektet startade år 2000 och man beräknar att den första strålen av neutriner från CERN skall levereras sommaren Inga svenska forskare deltar i dagens läge i detta projekt. T2K är ett nästa generations neutrino-oscillationsexperiment som planeras i Japan med start Inga svenska forskare deltar i projektet. Kärnfysik Vetenskapliga frågeställningar Utvecklingen inom kärnstrukturfysiken går mot att utnyttja strålar av sällsynta radioaktiva isotoper. Detta ger möjlighet att studera atomkärnor med extrema förhållanden mellan antalet neutroner och protoner. Studier av exotiska atomkärnor har också direkt koppling till syntesen av kärnor i Universum, då de relevanta processerna i t.ex. stjärnor och supernovor till stor del involverar dessa. Inom hadronfysiken studeras den starka växelverkan i mer detalj. Systematiska studier av hadroner, partiklar med kvark-gluon struktur, är ett väsentligt instrument för att undersöka dynamiken hos den starka växelverkan. Kärn- och hadronfysik är inne i ett skede där stora satsningar sker i Europa och i övriga världen, och det planeras för acceleratoranläggningar med kapacitet som vida överstiger de Sida 17 av 88

18 existerande. Parallellt pågår process för att ta fram nya detektorsystem som ytterligare flyttar fram den experimentella frontlinjen. Ett utmärkt exempel på detta är den planerade FAIRanläggningen i Tyskland som kommer att tillhandahålla strålar av radioaktiva isotoper och antiprotoner. Detta är första gången som en anläggning engagerar hela det svenska forskarsamhället inom kärn- och hadronfysik. Befintliga faciliteter EXOGAM är ett detektorprojekt vid SPIRAL, GANIL. Detektorsystemet är baserat på en nyutvecklad detektortyp med moduler bestående av fyra elektriskt segmenterade germaniumkristaller. De svenska forskargrupperna har bidragit med två EXOGAMgermaniummoduler och ett associerat vetodetektorsystem. Uppbyggnaden av EXOGAM har varit avgörande för att kunna utnyttja de nya möjligheterna att studera atomkärnors egenskaper långt från stabilitetslinjen med hjälp av radioaktiva jonstrålar. EXOGAM kan ses som en föregångare till detektorsystemet SPIRAL 2 och i förlängningen, EURISOL. Den markerar också upptakten till nästa generation germaniumdetektorsystem och AGATA-projektet. RICING är ett detektorprojekt vid GSI, Darmstadt. EUROBALL, som byggdes upp under 1990-talet, har nu delats upp i nya konfigurationer stationerade vid GSI (RISING), JYFL och LNL. Sverige gjort betydande investeringar i RISING via den tidigare EUROBALLsatsningen. RISING kan ses som en föregångare till detektorsystemen HISPEC och DESPEC inom NUSTAR-kollaborationen vid FAIR. CERN-ISOLDE-anläggningen är integrerad i acceleratorinfrastrukturen vid CERN och producerar lågenergetiska strålar av en mångfald radioaktiva isotoper för ett brett forskningsprogram inom kärn-, atom-, astro- och fasta tillståndets fysik. Sedan 2001 har anläggningen kompletterats med en post-accelerator, REX-ISOLDE, som även möjliggör reaktionsstudier med flertalet av dessa exotiska isotoper. Svenska forskargrupper och individer har allt sedan starten 1967 haft ett mycket starkt engagemang i ISOLDE, med användare från landets samtliga kärnstrukturgrupper. Sverige har bidragit starkt till infrastrukturinvesteringar såsom jonkälla till REX-ISOLDE, laserjonkälla och detektorsystem för laddade partiklar. MAXLAB har vid sidan av synkrotronljusforskningen också ett program för kärnfysik. Övergången till MAXIII ger ökad tillgång på stråltid för studier av fotoninducerade reaktioner. Den maximala fotonenergin ökar med MAXIII vilket innebär att -mesoner kan produceras i fotoninducerade kärnreaktioner nära den kinematiska tröskeln, ett område där kiral störningsteori kan testas. Det svenska utnyttjandet av MAXLAB för kärnfysikaliska studier består av fysiker vid Lunds universitet. Det finns ett stort internationellt utnyttjande av faciliteten. WASA är ett detektorsystem för hadronfysik som mäter både fotoner och laddade partiklar med hög effektivitet och precision. Den byggdes som en integrerad del av CELSIUS-ringen för att möjliggöra studier av symmetribrott vid mesonsönderfall och reaktionsmekanismer vid mesonproduktion. Detektorn flyttades under 2005 till lagringsringen COSY vid FZ-Jülich, Tyskland på initiativ från fysiker kring COSY och WASA-kollaborationen. Omlokaliseringen innebär en markant ökning av fysikpotentialen för WASA-detektorn genom att både högre energier och polariserade strålar blir tillgängliga. Därigenom blir tyngre mesoner, med delvis inte klarlagda kvarkstrukturer, åtkomliga för detaljerade undersökningar. Sida 18 av 88

19 Framtida beslutade projekt AGATA (Advanced Gamma Tracking Array) är nästa generations europeiska detektorprojekt för högupplösande gammaspektroskopi Tekniken kring AGATA, med spårrekonstruktion av fotonerna, gör det möjligt att fullt utnyttja framtidens anläggningar för radioaktiva jonstrålar. AGATA-detektorn kommer att bli en integrerad del av HISPEC vid FAIR-NuSTAR. Svenska forskargrupper vid KTH och UU har varit drivande i utveckling av gamma-ray tracking - konceptet och Sverige har därmed en stark position inom projektet. AGATA-projektet är inne i sin första demonstrationsfas, som skall vara slutförd Denna skall leda fram till en teknisk verifiering av konceptet för spårrekonstruktion. De svenska forskargrupperna vid Chalmers, KTH, LU och UU har 2005 erhållit finansiering från VR som bidrar till en svensk klustermodul till en demonstrator för AGATA. 5.2 Infrastruktur för molekyl-, cell- och materialforskning (Bg-2) Inledning Beredningsgrupp-2, BG-2, ansvarar för en stor del av infrastrukturen för svensk naturvetenskaplig, teknisk och medicinsk forskning. Denna forskning är av högsta vikt inte bara de anmärkningsvärt stora vetenskapliga framsteg som just nu görs utan även för den betydelse forskningen har för såväl landets välstånd och tillväxt som för människors välbefinnande och hälsa. Svenska forskare använder ett stort antal nationella och internationella anläggningar och laboratorier. Dessutom är flera nya strukturer under uppförande eller i planeringsstadiet. Det kan betonas att för flera av anläggningarna är användningsområdet mycket brett och att fysiker, kemister, medicinare och biologer arbetar sida vid sida. Detta gör att sanna tvärvetenskapliga perspektiv byggs in i forskningen och speciellt viktigt är att forskarstuderande och yngre forskare på ett naturligt sätt exponeras för varandras verksamheter, vilket skapar goda möjligheter för generering av helt ny verksamhet. Inom BG-2 ligger bland annat synkrotronljuslaboratorier, neutronkällor, frielektronlasrar, renrum/nanolaboratorier, jon-tekniska anläggningar och medicinska core faciliteter. Inom samtliga dessa strukturer pågår en snabb utveckling som vissa fall är rentav revolutionär, eftersom utvecklingen indikerar att helt nya forskningsområden är under utveckling. Vi har valt att dela in verksamheten i - Synkrotronljusforskning - Neutronforskning - Frielektronlasrar - Renrum/Nanolaboratorier - BioMedicinsk Infrastruktur. För vart och ett av dessa områden indikerar vi befintliga och nya anläggningar av intresse för Sverige. Sida 19 av 88

20 Synkrotronljusforskning Synkrotronljus skapas i stora lagringsringar när elektroner accelereras till hastigheter mycket nära ljushastigheten. När dessa relativistiska elektroners bana böjs av i ett magnetfält skapas elektromagnetisk strålning som kallas synkrotronljus. Denna typ av ljus har unika egenskaper i form av intensitet, polarisation, avstämbarhet och kollimering. Synkrotronljus används av forskare inom ett mycket stort antal vetenskapsgrenar, från grundläggande fysik och kemi till biologi/medicin och materialvetenskap/teknik. Totalt använder över 1000 forskare och studenter i Sverige synkrotronljus i sin verksamhet. Ett stort antal (>10) anläggningar över hela världen används men för tillfället koncentreras det svenska utnyttjandet till MAX-LAB i Lund och ESRF i Grenoble. Forskningen med synkrotronljus befinner sig i en snabb utveckling såväl på maskinsidan som tillhörande instrumentering. För närvarande byggs flera nya anläggningar i Europa, av vilka kan nämnas Diamond i England, Soleil i Frankrike, Petra III i Tyskland och Alba i Spanien. Befintliga synkrotronljuslaboratorier MAX-LAB MAX-LAB ( är ett nationellt laboratorium för forskning med synkrotronljus och högenergetiska elektroner och är beläget i Lund. Laboratoriet har nära 700 användare per år från omkring 30 olika länder. Forskning bedrivs inom ett för svenska förhållanden mycket stort antal områden och alla landets stora universitet och högskolor har forskare som gör experiment vid MAX-LAB. Stråltid för experiment vid MAX-LAB, liksom vid de flesta synkrotronljuslaboratorier, erhålls via en experimentansökan som bedöms av en internationell programkommitté. Vid denna bedömning tas enbart hänsyn till förslagens och forskarnas vetenskapliga excellens. Behovet av stråltid överskrider tillgången med mellan en faktor två till sex beroende på strålrör och experiment. Forskningen vid MAX-LAB är baserad på tre lagringsringar för elektroner. Av dessa är MAX-I ringen (550 MeV) den äldsta och forskningen vid MAX-I har nu varit tillgänglig för användare i snart 20 år. MAX-III (700 MeV) är den nyaste och forskningen vid denna ring håller nu på att startas. Huvuddelen av verksamheten utförs dock vid MAX-II-ringen (1.5 GeV) som nu varit i drift i cirka 10 år. VR och andra forskningsfinansiärer har ett flertal gånger utvärderat verksamheten och den har alltid befunnits hålla högsta kvalitet. En bidragande faktor till framgången med MAX-LAB är att man genom ett mycket innovativt och genialiskt arbete inom acceleratorfysik/teknik vunnit världsrykte genom unikt kostandseffektiva och samtidigt högkvalitativa konstruktioner. Forskningen har även lett till svenska teknikutvecklingar inom bland annat elektronspektroskopi och röntgenspektroskopi, vilket skapat nya företag och verksamheter utanför akademin. ESRF Sida 20 av 88