Rapport från Praktik på AB-BI-PM CERN, Schweiz

Rapport från Praktik på AB-BI-PM CERN, Schweiz 2008.06.10 2008.08.29 Vad är CERN? CERN grundades 1954 som ett europeiskt samarbete för forskning inom kärnfysik (franska Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire). Idag är det officiella undernamnet European Organization for nuclear research och inriktningen är mer mot partikelfysik. CERN har sitt säte med laboratorier på gränsen mellan Schweiz och Frankrike, strax utanför Genève, och samlar flera tusen fysiker, ingenjörer, tekniker mfl från hela världen kring stora forskningsprojekt. Många av de aktuella projekten på CERN är oerhört kostsamma. De kräver därför ett långtgående samarbete över nationsgränserna (även utanför Europa) för att kunna genomföras. CERN är inte bara viktigt för fysikforskning genom att erbjuda en förstklassig anläggning för högenergifysiker. Det spelar också en enorm betydelse för forskningen genom att här finns goda möjligheter för blivande fysiker och ingenjörer att tränas i sin yrkesroll och få en utbildning inom de områden som CERN är specialiserat på. Organisationsmässigt är CERN indelat i olika avdelningar, varav i huvudsak två anställer fysiker: PH Physics, som arbetar med detektorerna till experimenten, analyserar insamlad data mm; AB Accelerators and Beams, som arbetar med drift och utveckling av acceleratorer, strålegenskaper mm; (i viss utsträckning även AT Accelerator Technology). Varje avdelning är i sin tur indelad i olika grupper och sektioner. Mitt projekt Under sommaren 2008 fick jag chansen att tillbringa tre månader på CERN, som en av ca 150 deltagare i The CERN Summer Student Program. Programmet inbegriper, utöver en föreläsningsserie, att varje student blir placerad i en forskargrupp på CERN och blir satt att arbeta på ett projekt. Detta projekt väljs ut utifrån den enskilde studentens förkunskaper och intressen. Jag blev placerad i AB-avdelningen, i gruppen BI (Beam Instrumentation) och i PM-sektionen (Profile Measurements). Strålens profil, det vill säga energimässiga och geometriska utbredning, först och främst i transversell led, studeras av PM-sektionen. Medan min handledare Praktikrapport sida 1

arbetar med anordningar för profilmätningar på flera av CERNs anläggningar, inklusive SPS och högaktuella LHC, så fick jag chansen att arbeta på en testanläggning för framtidens linjära partikelkrossare CLIC. Denna testapparat, CTF3, finns till för att flera av de tekniska lösningar som valts i designen av CLIC är unika och måste testas innan finansiering av en maskin i stor skala kan bli aktuellt. I CLIC ska elektroner och positroner accelereras till ofattbart höga hastigheter och med en hög luminostitet, något som ställer extrema krav på den accelererade strålen och apparaturen därikring. En av de egenskaper som är av yttersta vikt är strålens form; ju kortare, tätare och mer stabila pulser av partiklar desto bättre. Minsta variation i till exempel strömstyrka (laddningsfördelning) längs med pulsen kan leda till att maskinens prestanda sjunker avsevärt, eller kanske till och med att apparaturen skadas. I CTF3 finns därför tre spektrometrar (detektorer som mäter energi) som övervaka hur pulsen förändras i tiden. Två av dessa är av typen Segmented Beam Dump. Tillsammans med min ena handledare har jag denna sommar arbetat med att kalibrera dessa spektrometrar samt utreda deras funktion och duglighet (s.k commissioning ). Vad gjorde jag? Min första tid på praktikplatsen gjorde jag litteraturstudier, i ett första steg mot att närma mig mitt projekt. Att få en övergripande förståelse av CLICs funktion och dess tekniska kännetecken, kopplade till testanläggningen, var viktigt för förståelsen av vilken roll som den tidsupplösta spektrometrin spelar i denna komplexa anläggning. Grundläggande dynamik för partikelstrålar samt något om acceleratorteknik är andra nödvändig byggstenar i förståelsen av hur strålen beter sig och hur det påverkar mätningar. Slutligen fick jag bekanta mig med spektrometrarna i fråga genom att läsa om dem och dess beståndsdelar. Att se dem med egna ögon var inte aktuellt eftersom de befinner sig i lokalen tillsammans med testacceleratorn, vilket innebär att de finns i en byggnad till vilken ingen har tillträde så länge acceleratorn är igång. Nästa steg var att bekanta mig med den MATLAB-kod som används, i CTF3s kontrollrum, för att mäta med spektrometrarna. Genom att operatörerna kör en skriptfil i MATLAB så ska de direkt få information om partikelstrålens medelenergi och energispridning både transversellt och i tiden. Från kontrollrummet samlade jag, tillsammans med min handledare och andra operatörer, in data med spektrometrarna. Denna data använde jag senare i mina analyser av spektrometrarnas funktion och begränsningar. Jag fick även i uppgift att implementera vissa förändringar av online -koden. Tack vare vissa analyser jag gjort (inklusive skapandet av kalibreringskurvor för spektrometrarna) kunde koden förändras så att användandet av apparaturen underlättats för operatören, samt att informationen som presenteras blivit mer tillförlitlig. Praktikrapport sida 2

Vilka färdigheter, förvärvade under min utbildning, kom till nytta under praktiken? Av de färdigheter som jag helt eller delvis förvärvat under min utbildning och som jag haft användning av under min praktik, kan nämnas följande: Faktakunskaper: CERN är en forskningsanläggning i fysikens absoluta framkant och djupa kunskaper i fysik är absolut nödvändigt. Här kan särskilt nämnas en övergripande känsla för statistik och statistisk fysik, speciell relativitetsteori, elektromagnetisk fältteori och elektronik, grundläggande elementarpartikelfysik samt beräkningsfysik. Kopplat till beräkningsfysik är också erfarenhet av programmering i MATLAB eller liknande matematisk programvara. Mitt arbete gjordes till 70% i MATLAB och utan förkunskaper i detta hade arbetet gått mycket långsammare. En allmän analytisk förmåga och fallenhet för problemlösning: Mitt arbete handlade till stor del om att lösa ett problem, det vill säga finna en metod och planera arbetet i syfte att nå ett resultat. Även i min utbildning har jag arbetat så, om än i en mycket mindra skala, med enklare, ofta idealiserade, problem. Att kunna arbeta i grupp, att kunna förklara för andra utifrån deras förkunskaper, att kunna presentera sitt arbete och sina resultat på ett begripligt sätt: Under min utbildning har jag fått träning i presentationsteknik. Vad jag lärt mig från detta har jag haft i minne och använt under min praktik. Indirekt har jag också lärt mig att tala med andra om fysik och problem i fysiken. Att studera i grupp är ett utmärkt sätt att både utnyttja allas specifika kunskaper och att lära sig att förmedla kunskap till andra. Genom att förklara något för någon annan så befäster man också sin egen kunskap. Vilka lärdomar har jag dragit av min praktik? Jag har fått en mycket värdefull inblick i arbetslivet för fysiker och ingenjörer på CERN i allmänhet och på acceleratoravdelningen i synnerhet. Förutom direkta faktakunskaper och vetskap om vilka metoder som används inom acceleratorfysiken så har jag fått en övergripande kännedom om en fysikers tillvaro. Mycket av det jag har sett och insett bekräftar aningar som jag tidigare har haft. Där finns framför allt två huvudpunkter som jag har tagit fast på: 1. Det kan inte nog poängteras betydelsen av goda kommunikationsfärdigheter. Att vara forskare innebär att vara specialist inom ett visst område. Kanske är man till och med den enda i hela världen som sitter inne med viss kunskap eller förståelse. För att denna kunskap inte ska gå förlorad så måste man som forskare kunna förmedla Praktikrapport sida 3

den vidare. Detta innebär till exempel att det är viktigt att ha vissa pedagogiska kvalitéer, att förstå hur andra tänker, och framför allt att ha goda språkkunskaper. Som internationell organisation är CERN en mycket speciell miljö. Här blandas både språk och kultur och det är av yttersta vikt att det inte uppstår missförstånd till följd av att forskarna har olika bakgrund. Vikten av kommunikationsförmåga är säkerligen heller ingenting som är unikt för den akademiska världen utan. På de flesta arbetsplatser och i de flesta situationer har man stor nytta av att kunna uttrycka sig på ett sätta så att de man vill nå förstår. 2. Förmåga att samarbeta, att kunna sätta sig in i andras arbete och situation, är en annan oumbärlig färdighet. Acceleratorkomplexen på CERN är oerhört komplicerade maskiner. För att en specifik del ska fungera och fylla sin funktion krävs det att människor vitt skilda bakgrunder såväl kulturella, språkliga som yrkesmässiga - samarbetar och siktar mot samma mål. Det krävs också att till exempel fysiker och tekniker talar samma språk, det krävs att tekniker förstår vikten av till synes löjlig precision och det krävs att fysiker har en förståelse för tekniska begränsningar. AB satsar det också på att överbrygga glappet mellan teoretiker och experimentalister, genom att fysiker som arbetar med teori och simuleringar får delta vid experiment, jämföra sina modeller med faktiska data, och på så sätt få en känsla för vilka verkliga begränsningar som dominerar ett problem. Förutom dessa två huvudpunkter så har jag lärt mig värdet av: ett metodiskt tillvägagångssätt: att bryta ned ett problem i relevanta beståndsdelar och angripa dem alla en efter en. ordentlig dokumentation: utfört arbete framsteg eller misslyckanden som inte dokumenteras går lätt förlorade och måste då göras om. Vilka svårigheter kan man stöta på som fysikstudent på CERN? Även om CERN har lyckats förvånansvärt väl med integrationen av forskare från olika länder så händer det att kulturkrockar uppstår. Skillnaden i värderingar från människa till människa inom ett land kan vara större än skillnaden från land till land, men om man ska generalisera så kan man peka på några exempel där det kan dyka upp problem. Ett fall rör det vi kallar Jantelagen. De flesta människorna i Sverige känner sig inte bekväma med i att framhäva sina positiva egenskaper. Det vi skulle kalla skryt kan uppfattas som en ofärgad beskrivning av en egenskap av någon som inte är hämmad av Jantelagen. Här ligger vi efter: Ibland har man glädje av att kunna rada upp saker som man är bra på, t ex om man siktar på en akademisk karriär. Då måste man öva på att skryta. Praktikrapport sida 4

CERN har en likabehandlingspolicy och man arbetar aktivt med att rekrytera kvinnor och att få dem att trivas på denna mansdominerade arbetsplats. Jag upplevde dock att denna policy endast verkade på arbetet, under arbetstid. Bland mina medstudenter upplevde jag stundtals en nedsättande inställning till kvinnor i allmänhet. Många män uppträdde som att kvinnans syfte i samhället är något helt annat än att arbeta på världens största fysiklaboratorium. Det manschauvinistiska klimat som följde av detta prat upplevde jag som stötande och förnedrande. Genom att öppet ifrågasätta denna grabbiga jargong, som förhoppningsvis bara uppkom av slentrian, lyckades jag med tiden så frön, och få vissa till att tänka till. Det var också mest till en början som jag upplevde detta problem, delvis för att jag med tiden kunde välja ett umgänge som bättre stämde med mina egna värderingar. Slutsatser Jag ser min praktiktid på CERN som en ovärderlig erfarenhet. Jag har inte enbart lärt mig mycket om hur arbetet för en fysiker kan se ut. Jag har också lärt mig mycket om mig själv: hur jag reagerar i olika situationer, vad jag är intresserad av och kapabel till. Det har gett mig mycket nya idéer, gott självförtroende och optimism inför framtiden och mitt eget yrkesliv. Via mina kontakter från CERN har jag nu fått ett erbjudande som gör att jag inte behöver oroa mig för att gå sysslolös som nyutexaminerad. Sist men inte minst har det gett mig många roliga upplevelser och vänner från många olika delar av världen. Maja Olvegård Kontakta mig på: gusolvem@student.gu.se Praktikplatsen: AB Department, CERN 1211. Genève 23 Schweiz http://public.web.cern.ch/public/ Praktikrapport sida 5