Partikelfysikern Richard Brenner låter industrin göra grovjobbet

av Sören Jonsson Forum 2020-10, sida 34-36, 17.11.2020

Partikelfysikern Richard Brenner låter industri göra grovjobbet

SÖREN JONSSON TEXT

X I rymden hör ingen dig skrika. Det var relamfrasen till Ridley Scotts gamla sci-fi-rysare. Det må så vara, men vakuumet i yttre rymden är inte så tomt som man skulle tro. stället skvalpar omätbar energi och materia genom universum. Receptet på universums soppa består av 5 procent synlig materia, 27 procent mörk materia och 68 procent mörk energi.

Vad mörk materia och mörk energi är för något kan fysikerna bara spekulera om. Ingen vet exakt vad materian består av eller vilka dess egenskaper är. Alla försök att hitta mörk materia gör att vetenskapen kommer närmare svaret. En som söker svaret är Richard Brenner, professor i fysik vid Uppsala universitet.

”Mörk materia är ett missvisande ord.

HEK] Arränsmagasnet FoRuM NR 10 2020

Under de senaste tio åren har världens fysiker bedrivit en intensiv jakt för att hitta universums nemliga ingredienser. Uppsalaprofessorn Richard Brenner hoppas att nya, datastinna instrument ska fånga det allra mest svårfångade: mörk mater a.

Man tänker direkt på svarta hål, men det är inte det som avses. Man skulle i stället kunna tala om genomskinlig materia. Det är materia som inte växelverkar med ljus eller något annat. Därför är det extremt svårt att fånga och mäta den mörka materian med våra instrument”

Det är sen höst och Richard Brenner har svängt in till Ingå gästhamn med familjens fiskebåt. Under våren och sommaren ställdes de sedvanliga resorna till Finland in. Han brukar med jämna mellanrum ta sig till Finland för disputationer och för att bibehålla kontakten med hemlandet, men i år har nästan allt skett på distans.

Man kan beskriva Brenner som en tungviktare inom partikelfysiken. Vanligtvis brukar han klocka in en vecka i månaden vi partikelacceleratorn Large Hadron Collider (LHC) i CERN i Schweiz. Nu under coronatid kör acceleratorn på lågvarv. Han är dessutom medlem i den Kungliga Vetenskapsakademien som beslutar om Nobelpriset och i Vetenskapsrådet som finansierar svenska och internationella forskningsprojekt.

Vetenskapsrådet liknar till sin funktion Finlands Akademi. Brenner sitter med i Rådet för forskningens infrastrukturer, RFI, som beslutar om vilken utrustning universiteten behöver. Och det är inga småpengar det rör sig om. Bara för att driva det svenska Max IV-laboratoriet i Lund behövs 50 miljoner euro årligen. Max IV är ett laboratorium för acceleratorfysik och forskning med hjälp av synkrotronljus.

”Allt från grundläggande forskning till innovation och praktisk tillämpning är beroende av tillgång till högklassig forskningsinfrastruktur. Till exempel har forskare vid Max IV bidragit till att bestämma strukturen hos proteiner från coronaviruset. Det är en av nycklarna till att kunna utveckla läkemedel mot covid-197

I sparivern har Sverige dessvärre skurit ner universitetens konkurrenskraft då det

BIG BANG-teorin Om hur universum expan

Big Bang-teorin är ett försök att förklara hur universum expanderat från en singularitet vid tiden noll. Universum var då extremt tät och varmt, allt var koncentrerat till en punkt. Rum, tid och materia uppkom alla vid Big Bang. Men alla pusselbitar är inte på plats. Vad mörk materia och mörk energi är för något kan fysikerna bara spekulera om.

Efter 10"! miljarder å årsedan

De första stjärnorna — formas. Täta formas. gasmoln kollapsar under sin egen vikt. — blir allt mindre kompakt.

Big Bang. Expansionen av tid, rum och materi från en punkt med en hastighet högre än ljusets.

De första galaxerna - Mörk materia genomtränge universum.

gäller teknisk tillverkning och utveckling av laboratorieutrustning. Den akademiska personalen i Norden kämpar om forskningsmedel från olika stiftelser, exempel Finlands Akademi eller Vetenskapsrådet. Den tekniska, administrativa personalen har däremot sparats bort.

”Problemet i universitetsvärlden är att vi får pengar för att skaffa en maskin, men vi får inte pengar för driften. Efter tre år står man sen där i labbet med en maskin som fungerar dåligt”

Det är en av orsakerna till att Richard Brenner förespråkarv en annan finansie- Mn ringsmodell. Han försöker förena vetenskap - SKARPA HJÄRNOR. Richard Brenner har via sina med näringslivet. förtroendeuppdrag vigt sitt liv åt vetenskapen.

”Industrin jobbar med liknande saker. “Det är så lätt att man tar vetenskapen för givet

NM ; här i Norden. Men det finns ställen där den fria Infrastrukturen för att massproducera in- forskningen är nära att gå förlorad” strument till universiteten finns ute i industrin. Om vi bygger ett instrument vart tion- — idéerna ska fortsatt finnas kvar vid universi Galaxer försvinner bortom den kosmolo- — upphör, kvar finns bara rymden. Universum giska horisonten, det observerbar de år till CERN kan vi inte ha all infrastruktur vid universiteten”

Idén till att involvera industrin i forskningen kommer från Japan där industrin redan länge har producerat instrument för vetenskapen. Däremot är det skillnad att utveckla och att producera. Utvecklingen oc teten, något som hotas av alla inbesparingar.

”Det finns en hårfin linje mellan att lägga ut produktionen och att fortfarande ha kvar kompetensen till instrumentutveckling vid universiteten. Om det blir för liten kritisk massa i laboratorierna går utvecklingen inte framåt. I Sverige har den kritiska massan re Universums sammansättning Mörk materia 27 Yo

Synlig Mörk energi 68 Y 10! 1020

L— De enda organiserad enheterna som

Stjärnformationerna finns kvar är rester. Svarta hå dominerar universum. instabila.

RICHARD BRENNE sm Yrke: Professor i fysik vid Uppsala universitet

Född:1963 i Helsingfors

Familj: Fru, tre barn

Fritid: Uteliv till lands och havs

Bor: Uppsala

Utbildning: Doktor i fysik

Karriär: Filosofie kandidat vid Åbo Akademi, doktor vid Helsingfors universitet, fellow på CERN, professor vid Uppsala universitet.

sm Motto: “Gläd dig åt de små framgångarna eftersom de stora kommer sällan eller kanske aldrig dan dött. Det har varit en svår nedmontering av den biten”

Brenner är stolt över att hans arbetsmetoder tillsammans med industrin trots allt har burit frukt. Det visar att det är möjligt att hitta samarbeten som gynnar båda parterna. Samtidigt som universiteten får in strument, uppstår nya framgångsrika fö- EH

AFFÄRSMAGASINET FORUM NR 10 2020 E materia 5 Y svarta hål. Även de blir allt me retag. Men vinsten blir universiteten och

Brenner utan.

”Jag är en utpräglad akademiker som är glad för min mört ute i Ingå skärgård. Jag är inte ute efter att göra pengar, utan att tjäna vetenskapen.”

Trådlöst nätverk i CERN. Richard Brenner försöker via instrument lösa gåtan om mörk materia. För att lyckas med framtidens forskningsutmaningar behövs instrument och maskiner som ännu inte är utvecklade. Brenner och hans forskarkollegor räknar med att datamängden till exempel vid CERN kommer att öka med en faktor av 10.

Redan nu är datamängderna stora. Vid partikelaccelleratorerna används elektroniska system, som med artificiell intelligens väljer vilka data som ska sparas. Redan vid partikelkrockarna är man tvungen att kassera största delen data.

Utifrån teori gör internationella fors arteam fysiksimuleringar och bestämmer hur instrumenten ska se ut. Ett av Brenners hobbyprojekt handlar om att få ut data frå rockens epicentrum till de enorma datacentren runtom i världen. Och det är den första metern som är svårast.

”Vårt största problem är att få bandbredden att räcka till. I dag sker överföringen med koppar eller optisk fiber. Nackdeen är att laddade partiklar kan studsa mot materialet, det ska vara så tomt som möjligt där partiklarna kolliderar. Kablar är inte bra att ha där”

Så hans idé är att använda trådlös kommunikation. Förslaget som redan kommit en bit på vägen använder den senaste trådlösa

IEC Arränsmagasner FoRuM NR 10 202 2

Varje sekund strömmar miljarder neutriner genom din kropp. Men de påverkar inte dig. Du är osynlig för dem.

tekniken för hemmabruk, det så kallade 60 gigahertz-bandet. Utmaningen är att flytta flera terabit data i sekunden.

Vad hoppas du att man ännu upptäcker under din livstid ”Jag tror att man kommer att få ordning på neutrinerna. Att man förstår hur de byter karaktär?

Neutrino (pl. neutriner) är en elementarpartikel som saknar elektrisk laddning. Solen spottar ur sig en massa neutriner hela tiden, men de är extremt svåra att mäta. Flera Nobelpris har delats ut till upptäckter som förklarar olika aspekter av neutrinerna.

”Varje sekund strömmar miljarder neutriner genom din kropp. Men de påverkar inte dig. Du är osynlig för dem. Neutriner åker med en hastighet nära ljusets hastighet och växelverkar med nästan ingenting”

Neutriner har egenskaper som påminner om mörk materia. Men teorierna går isär huruvida neutrinerna är mörk materia.

”Neutriner har en lustig egenskap. Alla fermionpartiklar (elektroner, protoner, neutroner och kvarkar), dit också neutriner na hör, kommer i två olika versioner. En variant som roterar åt höger och en som roterar åt vänster. Alla förutom neutrinerna. De roterar bara åt vänster. Jag är en stor förespråkare för högerhänta neutriner som skulle kunna vara den mörka materian”

Varför måste mörk materia finnas ”Det vore fantastiskt om förklaringen är någon annan. Alltså att det inte finns någon mörk materia. För det skulle betyda att det är någon grundläggande fysik som vi inte känner till ”Mörk materia är en av legobitarna vi saknar. Den fysik som vi kan beskriva i mikroskopisk skala kan inte förklara hur universum kom till. Trots att vi skulle ha alla legobitar skulle vi inte kunna bygga dem till universum som det ser ut i dag. Min stora förhoppning skulle vara att kunna koppla samman kosmologin med partikelfysiken” Studium av universum sker via mikrovågor (och nu senast via graviationsvågor). Problemet med mikrovågor är att det saknas en period på 300 000 år.

”Det enda sättet som vi kan studera perioden mellan big bang och 300 000 år efter big bang är genom experiment såsom LHC i CERN. Då kan vi gå tillbaka till den miljö, till den fysik som rådde då. Saker var så mycket hetare och tätare att det fanns mycket mer möjligheter för materia att interagera än i vårt kalla universum?”

Brenner tycker att det har varit en ynnest att få vara verksam som fysiker under många stora upptäckter. Upptäckten av Higgspartikeln och gravitationsvågor är stora framsteg som skänker stolthet till hela vetenskapsfältet.