Nya professorer 2012

42 nya professorer installerades vid Uppsala universitet 2012. Av dem kom fem från Institutionen för fysik och astronomi.

Läs mer om professorsinstallationen

Göran Ericsson, professor i tillämpad kärnfysik vid institutionen för fysik och astronomi

Göran Ericsson
Foto: Mikael Wallerstedt

Forskningspresentation: Min forskning inom tillämpad kärnfysik är inriktad mot utveckling av fusionsenergi. Fusion är den process som frigör energi i stjärnorna, och om vi kan åstadkomma kraftverk baserade på denna process på jorden skulle det kunna bli ett viktigt tillskott till vår energiförsörjning. Fusionsenergi är i dag ännu på experimentstadiet, men ett världsomspännande samarbete kring det så kallade ITER-experimentet har som målsättning att visa att fusion kan vara ett reellt tillskott till energiförsörjningen inom en snar framtid. Fusionsenergi är en form av kärnkraft och därför är kärnfysikaliska mätmetoder särskilt användbara i detta sammanhang. I min forskning studerar jag särskilt de neutroner som frigörs vid fusionsreaktionerna. Dessa neutroner ger information om förhållandena i fusionsreaktorn, så att man kan bestämma till exempel dess effektutveckling, fusionsbränslets (mycket höga) temperatur och andra egenskaper som är viktiga för att kontrollera processen. För att komma åt informationen som neutronerna bär på måste vi mäta deras antal och energi. En del av min forskning är därför inriktad på att bygga upp mätutrustning som är speciellt lämpad för fusionsneutroner. Min grupp forskar också på att ta fram nya sätt att använda de data som neutronmätningarna ger. Här gäller det att bidra till förståelsen av de fysikaliska processer som sker i dagens fusionsexperiment, liksom att skaffa fram verktyg för att reglera framtida fusionsreaktorer.

Installationsföreläsning: Neutronmätningar för fusionsenergi – hur man mäter 100 miljoner grader

Kjell Eriksson, professor i teoretisk astrofysik vid institutionen för fysik och astronomi

Kjell Eriksson
Foto: Mikael Wallerstedt

Forskningspresentation: Jag har de senaste åren ägnat en allt större del av min forskningstid åt kolstjärnor. De är stjärnor i långt framskridna utvecklingsskeden. De började sina liv för flera miljarder år sedan och har under mesta tiden strålat med konstant ljusstyrka, som solen fortfarande gör. När ”bränslet” till slut tryter kommer stjärnorna att ändra sin inre struktur så att de blir tätare och hetare i centrum medan ytterdelarna sväller upp och blir tunnare och svalare – de blir ljusstarka jättestjärnor och en hel del av dem passerar under en tid kolstjärnestadiet.

En kolstjärna har en oerhört kompakt kärna av jordens storlek omgiven av energiproducerande skal som omväxlande gör helium av väte eller kol av helium. Stjärnans yta ligger lika långt från dess kärna som jordens avstånd till solen. Mellan kärna och yta transporterar konvektionsströmmar nybildade grundämnen, bland annat kol, upp till stjärnans ytlager, dess atmosfär, och därifrån förlorar de flesta kolstjärnor en stor del av sin massa genom en stjärnvind ut i rymden mellan stjärnorna. Detaljerna i detta scenario är fortfarande oklara, till exempel vilka grundämnen som skapas och i vilka mängder, hur dessa kommer upp till ytan, mekanismerna bakom stjärnvinden och de pulsationer med något års period som stjärnorna genomgår. Vi försöker klarlägga dessa detaljer genom att jämföra observationer av kolstjärnors spektra och ljusvariationer med syntetiska beräkningar från modeller av stjärnornas ytlager gjorda med numeriska metoder baserade på fysikens lagar och utförda på allt snabbare datamaskiner.

Installationsföreläsning: Kolstjärnor och andra gamla stjärnor

Susanne Höfner, professor i dynamisk astrofysik vid institutionen för fysik och astronomi

Susanne Höfner
Foto: Mikael Wallerstedt

Forskningspresentation: Mot slutet av sina liv utvecklas de flesta stjärnor till svala jättestjärnor med en lyskraft som motsvarar tusentals till tiotusentals gånger solens. Denna utvecklingsfas präglas av massiva utflöden av gas, så kallade stjärnvindar, som transporterar nybildade grundämnen som kol bort från stjärnan i en ständigt ökande takt. Stoftkorn – små fasta partiklar – som bildas i de yttre lagren av jättestjärnorna är den troliga drivkraften bakom stjärnvindarna. Genom att fånga upp en del av stjärnans strålning accelereras stoftkornen bort från stjärnan och drar med sig den omgivande gasen. Målet med mina aktuella forskningsprojekt är att förstå de processer som transporterar de nya grundämnen som har bildats genom kärnfusion i stjärnornas inre upp till ytan och ut i rymden, där de kan ingå i nya generationer av stjärnor och planeter. Vår forskargrupp utvecklar nya numeriska modeller för stjärnvindar som direkt kan jämföras med observationer och levererar viktig data för modeller av stjärnors och galaxers utveckling. Att lösa stjärnvindarnas gåtor hjälper oss att förstå hur atomer som i dag finns i vår omgivning och i våra egna kroppar en gång i tiden lyckades lämna de stjärnorna där de bildades.

Installationsföreläsning: Stjärnstoft – borta med vinden

Olof Karis, professor i fysik vid institutionen för fysik och astronomi

Olof Karis
Foto: Camilla Thulin

Forskningspresentation: I min forskning har jag intresserat mig för gränsytor hos skiktade strukturer av magnetiska material för den digitala informationsåldern. Utvecklingen mot allt högre informationstäthet hos dataminnen, ger nya utmaningar då de skikt som bygger upp till exempel en magnetisk sensor reduceras till endast några tiotals atomlager. Med så tunna lager kommer funktionaliteten att domineras av gränsytorna mellan de ingående skikten. Det blir därmed avgörande att kunna förstå egenskaper hos de ingående gränsytorna på en atomär nivå. I min forskning har vi utvecklat metoder för att karakterisera egenskaper hos bland annat sådana gränsskikt. Informationen fås genom att spektroskopiskt studera hur elektronstrukturen i provet förändras när de ingående gränsytorna ändras.

Spektroskopiska studier av begravda gränsskikt kräver speciella ljuskällor och instrumentering. Med moderna synkrotronljuskällor, som ger oss mycket intensiv röntgenstrålning, kan vi i dag göra studier av elektronstrukturen vid höga röntgenenergier. Detta möjliggör studier av begravda gränsytor och egenskaper som härrör sig från materialets inre, snarare än ytan, där effekter som motsvarar att atomer på var sida om gränsytan byter plats med varandra, kan identifieras. Sådan precision är svår att uppnå med andra metoder. Vi arbetar nu med att studera egenskaperna hos nya materialkombinationer som kan komma att användas i framtida magnetiska sensorer i datorns hårddisk. Materialen har egenskaper som tillåter bredden av den magnetiska sensorn att krympa till 50 atomlager med tillräcklig känslighet för att läsa av den magnetiska informationen. Så små dimensioner kommer att vara en realitet när man skall öka tätheten av lagrad information ytterligare.

Installationsföreläsning: En atomär blick på nya magnetiska material för informationsåldern

Stephan Pomp, professor i tillämpad kärnfysik med inriktning mot kärndata vid höga neutronenergier, vid institutionen för fysik och astronomi

Stephan Pomp
Foto: Mikael Wallerstedt

Forskningspresentation: Samspelet mellan storskaliga tekniska och medicinska frågeställningar och det tillhörande behovet av kärnfysikalisk grundforskning är det som fascinerar mig med ämnet tillämpat kärnfysik. 

En nyckelfråga med global relevans som min forskning berör är morgondagens nukleära energiförsörjning samt behovet av minskning av den tillhörande avfallsproblematiken. Nya avancerade reaktorsystem, den så kallade fjärde generationen, kan leda till både bättre resursanvändning och drastiskt reducering av de nödvändiga slutförvarstiderna. Även på medicinska områden som dosimetri och strålbehandling av cancerpatienter bidrar vi med detaljerad kunskap om kärnreaktioner.

Gemensamt för de nämnda tillämpningarna är neutronens viktiga och ofta avgörande roll. Därför handlar min forskning inom experimentell kärnfysik med främst snabba neutroner om noggranna mätningar av kärnreaktioner som till exempel kärnklyvning. Mätresultaten leder till förbättrade teoretiska kärnmodeller och därmed bättre databaser som vi sedan använder i datorsimuleringar för studier och optimeringar av stora tekniska system.

Jag uppskattar också det faktum att vår typ av forskning genomförs i en miljö som är starkt präglat av internationella samarbeten med partners från bland annat Finland, Frankrike, Japan, och Nederländerna.

Installationsföreläsning: Samhällstjänst för snabba neutroner: Kan använt kärnbränsle bli morgondagens energikälla?