Han kunde inte tillträtt vid en mer spännande tidpunkt. De ikoniska parabolerna på Onsala-halvön får inom kort sällskap av ett nytt tvillingteleskop. Härifrån genereras redan kolossala datamängder från Onsalas del av dagens största radioteleskop, Lofar, som ska bana vägen för det ännu större SKA. Samtidigt pendlar observatoriets forskare till dagens avancerade ökenteleskop i Chile – det gigantiska Alma och dess pigga kusin Apex, både för att leverera mottagare och för att observera världsalltet.

Som grädde på moset blev Sveriges och Onsalas egna medverkan i det gigantiska framtidsprojektet SKA klart i somras. Nu står det klart att det blir Onsala-ingenjörerna som ska leda ett av de två mest spännande konstruktionsuppdragen.

– Vi står inför en guldålder för radioastronomi, så det här kommer att bli ett svårt men mycket roligt jobb. De nya teleskopen, och då framför allt SKA, kommer att göra revolution i vår förståelse av universum och vår plats i det. Det är en underbar utmaning att få arbeta med dem, säger John Conway, ny föreståndare för Onsala rymdobservatorium och professor i observationell radioastronomi.

SKA-teleskopet är ett globalt åtagande, och ett av historiens största och mest ambitiösa vetenskapliga projekt. Från och med 2018 kommer tusentals stora parabolantenner och miljontals radiomottagare att placeras ut i Afrika och Australien. När det är färdigbyggt kommer SKA att tillsammans med Alma bli en av världens vetenskapliga giganter, i paritet med partikelacceleratorn LHC i schweiziska Cern.

Fler än 350 forskare och ingenjörer från 18 länder, vid uppåt hundra forskningsinstitut, universitet och företag, är inblandade i den kritiska konstruktionsfasen. Det Sverige-ledda teamet ska, som ett av tio delprojekt, ta fram bredbandsmatare, en komponent som gör det möjligt för en enda parabolantenn att samtidigt registrera radiovågor med ett spann i frekvens som är minst dubbelt så stor som dagens teleskop.

Astronomerna i Onsala har varit med sedan starten i Alma-projektet och levererar mottagare till det teleskopets första uppgradering. Att Sverige nu får ett liknande förtroende i SKA-projektet är därför inte förvånande, menar John Conway.

– Med tekniken som vi levererar till SKA kan vi göra supereffektiva och flexibla antenner. Teleskopet kommer att kunna bestå av tio gånger fler antenner än dagens bästa radioteleskop, utan att det kostar tio gånger så mycket, och utan att tumma på känsligheten, säger John Conway.

Delprojektet är ett av SKA:s två program för avancerade instrument; teknik som ligger i den absoluta framkanten och som har stor potential att leda till banbrytande upptäckter. I konsortiet ingår forskare och ingenjörer från Sverige, Kina, Tyskland, Nederländerna och Turkiet. Sverige ingår även i den grupp på nio länder i konsortiet som ska utveckla SKA:s  parabolantenner. http://www.skatelescope.org/

Precisa länkar om SKA-projektet Mer om delprojektet bredbandsmatare som Sverige leder: http://www.skatelescope.org/skadesign/wp/wbspf/ Pressmeddelande (på engelska) om SKA:s konsortier inför konstruktionsfasen: http://www.skatelescope.org/news/consortia-announcement/

FAKTA
Mer om John Conway Från 1 december 2013 tar professor John Conway över som föreståndare för Onsala rymdobservatorium efter Hans Olofsson. John Conway är sedan 2010 professor i observationell radioastronomi vid Chalmers. Bakom honom har han en lång karriär av forskning med fokus på innovativa tekniker för framförallt nätverk av radioteleskop, och fysiken i galaxer med supertunga svarta hål som kraftkälla. Han doktorerade vid University of Manchester och Jodrell Bank-observatoriet i England, och har även arbetet vid CalTech i USA och vid det amerikanska National Radio Astronomy Observatory.

Mer om Onsala rymdobservatorium Onsala rymdobservatorium är Sveriges nationella anläggning för radioastronomi. Observatoriet förser forskare med utrustning för studier av jorden och resten av universum. I Onsala, 45 km söder om Göteborg, drivs två radioteleskop och en station i teleskopnätverket Lofar. Observatoriet medverkar även i flera internationella projekt. Institutionen för rymd- och geovetenskap på Chalmers tekniska högskola är värd för observatoriet. Verksamheten drivs på uppdrag av Vetenskapsrådet.

– Detta är fantastiskt goda nyheter för alla de forskare som ska använda världens mest briljanta synkrotronljus. Detta gör det möjligt att utveckla den framgångsrika verksamhet som MAX IV-laboratoriet bedrivit under snart 30 år, säger professor Raimund Feifel, ordförande för MAX IV:s användarförening, FASM.

– Det är utmärkt att vi nu har säkrat en långsiktig finansiering av MAX IV:s drift. Det här är en nationell anläggning som ingår i Lunds universitet och vi har ett stort åtagande för finansieringen. Regeringens öronmärkta anslag i förra årets budgetproposition var en viktig milstolpe i finansieringsfrågan. Denna överenskommelse med VR säkrar framtiden, säger Per Eriksson, rektor för Lunds universitet.

– Vi ser MAX IV som en mycket angelägen infrastruktur som kommer att ge redan starka svenska forskningsområden ytterligare möjligheter att utvecklas. Dessutom kommer MAX IV att göra att Sverige blir mer uppmärksammat internationellt. Vi är mycket glada att vi nu har en överenskommelse, säger Sven Stafström, tf generaldirektör på Vetenskapsrådet.

Under den period bidraget avser kommer MAX IV-anläggningen på Brunnshög att färdigställas och tas i bruk och den befintliga anläggningen på Ole Römers väg att fasas ut. Beskedet om anslaget gör att MAX IV-laboratoriet kan fokusera på att bygga och driftsätta den nya anläggningen samtidigt som man kan upprätthålla driften av nuvarande MAX-lab till december 2015 då den anläggningen stänger.

– Det här glädjande beskedet gör att vi nu kan koncentrera oss helt på att skapa världens mest moderna synkrotronljusanläggning med invigning 2016, säger Christoph Quitmann, direktör för MAX IV-laboratoriet.

KORT OM MAX IV-laboratoriet:
• Den första juli 2010 bildades en gemensam nationell organisation under namnet MAX IV-laboratoriet. I denna organisation ingår två anläggningar: MAX IV som är under uppförande och nuvarande MAX-lab.
• MAX IV-laboratoriet öppnade för användare 1987 (då under namnet MAX-lab). Idag består laboratoriet av tre s.k. lagringsringar, MAX I-III, som är i drift. Samtidigt byggs nästa generations anläggning, MAX IV, som bygger på ny teknik och vetenskapliga teorier som utvecklats vid MAX-lab under årtiondena. MAX IV blir den modernaste synkrotronljusanläggningen i världen och här kommer man att kunna undersöka många olika material och ämnen mer detaljrikt än vad man tidigare kunnat göra. Det ger möjlighet till nya upptäckter och ny kunskap inom många forskningsområden, exempelvis inom materialvetenskap, medicin och miljöforskning.
• Idag kommer årligen knappt 1 000 forskare från hela Sverige och internationellt, för att göra experiment på laboratoriet. När MAX IV är fullt utbyggd räknar man med att anläggningen kan ta emot drygt 2000 forskare om året.
• På MAX IV kommer det finnas två lagringsringar, en stor och en mindre. Den stora ringen kommer att ha en omkrets på 528 meter, dvs. i storlek med Colosseum i Rom. Den mindre ringen kommer ha en omkrets på 96 meter. Fullt utbyggd kommer hela MAX IV-anläggningen att ha plats för 26 strålrör.
• I linjäracceleratorn sätter man fart på elektroner så de närmar sig ljusets hastighet. De förs sedan in i lagringsringen där man böjer deras bana med hjälp av magneter. Vid avböjningen avger elektronerna synkrotronljus som är ett oerhört intensivt ljus över ett brett våglängdsintervall. Ljuset leds ut till forskningsstationerna genom särskilda strålrör och det är här som själva experimenten sker.
• Invigning av den nya anläggningen sker den 21 juni 2016, den ljusaste dagen på året för att inviga det skarpaste ljuset i världen.

Projektet går under namnet IceCube, och går ut på att studera universum på ett sätt som är fundamentalt annorlunda från vad som gjorts tidigare. Genom att installera sensorer djupt nere i Antarktis inlandsis någon kilometer från den stolpe som markerar den geografiska sydpolen har forskarna kunnat detektera neutriner med ett ursprung utanför vårt solsystem. Det är detta som är genombrottet. Neutriner är en mycket speciell sorts elementarpartiklar som nästan saknar massa, och inte stoppas eller böjs av när de rör sig genom universum. De skulle kunna ge oss direkt information om processer som inte kan studeras på annat sätt.

Det var för mer än femtio år sedan som idén föddes om att använda neutriner som kosmiska budbärare. Sedan nästan fyrtio år har man försökt detektera neutriner från kosmos med hög energi. Eftersom neutrinerna reagerar så sällan ligger utmaningen i att åstadkomma en tillräckligt stor volym där reaktionerna kan registreras. Med hjälp av detektorer som är känsliga för ljuset från neutrinoreaktioner har forskarna försökt utnyttja naturligt förekommande vatten- eller ismassor.

Physics World motiverar sitt val av IceCube med att man öppnat ett nytt forskningsfält, men också med att forskarna lyckats bygga och driva ett detektorsystem med en volym av en kubikkilometer (närmare en miljard ton is), på en så extrem plats som Sydpolen.

IceCube-detektorn blev klar i december 2010 och den 22 november i år publicerades i Science den första observationen av högenergetiska neutriner med ett ursprung ute i universum. Det var kulmen på en process som påbörjades för drygt tjugo år sedan. Efter att ha sökt efter lämpliga platser för att utnyttja naturligt förekommande vatten- eller ismassor började en grupp bestående av fysiker ur fem forskargrupper, däribland de två svenska, att under 1993 sänka ned sensorer i isen vid Sydpolen. Det första detektorsystemet var en prototyp för IceCube som kallades AMANDA och gradvis byggdes ut fram till år 2000.

– Det var tufft ibland med bland annat krävande kroppsarbete utomhus i svåra väderförhållanden, säger professor emeritus Per Olof Hulth vid Stockholms universitet, som varit nere och jobbat vid Sydpolen i elva perioder.

För att kunna bygga den mycket större IceCube krävdes arbete på en industriell skala på en av de mest otillgängliga platserna på jorden. Forskarna konstruerade till exempel speciella byggnader som var flyttbara så att man kunde arbeta inomhus, nästan i plusgrader. På så sätt kunde man under de sju åren från 2004 till 2010 sänka ned 5 160 optiska moduler på 86 kabelsträngar till ett djup av 2 450 meter. Ungefär 1 000 av modulerna byggdes i Sverige. För varje sträng ”borrades” först ett hål genom att en lång slang sprutade varmvatten rakt nedåt. 

Modulerna innehåller sensorer som registrerar de oerhört svaga blåaktiga ljusblixtar som uppstår där nere i mörkret när partiklar rör sig genom isen. Sådana partiklar bildas när en neutrino, efter att ha färdats med ljusets hastighet i miljoner eller miljarder år  reagerar med en atomkärna i isen. Genom att rekonstruera riktningen hos de inkommande neutrinerna hoppas forskarna nu kunna identifiera individuella källor för neutrinostrålningen. Sådana källor är med största sannolikhet också källor för kosmisk strålning, oerhört energirika laddade partiklar som konstant bombarderar vår atmosfär. Eftersom laddade partiklar böjs av i magnetfält vet man inte varifrån denna gåtfulla strålning kommer.

Den första observationen av högenergetiska neutriner har alltså utsetts till 2013 års genombrott i fysik.Men den är bara början. Nu återstår arbetet med att förbättra analysmetoderna ytterligare, samla in mer data och bättre förstå var och hur dessa neutriner bildas.
Forskargrupperna i Stockholm och Uppsala har bidragit väsentligt till framgången, både med instrumentering och personal. Projektet har stötts av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Polarforskningssekretariatet och Vetenskapsrådet.

– Det är fantastiskt att vi nu, efter 20 års arbete, lyckats öppna ett helt nytt fönster mot universum som ingen tidigare sett ut igenom, säger Per Olof Hulth, som var IceCube-projektets förste talesperson.

Den nuvarande talespersonen är Olga Botner vid Uppsala universitet. Hon säger:

– Framgången med IceCube bygger på hårt arbete av hundratals medarbetare runt om i världen för att utveckla och installera instrumentering för den extrema miljön, att genom AMANDA-prototypen visa att principen fungerar samt att insamla och analysera data. Utmärkelsen Physics World Top Breakthrough of the Year innebär ett välförtjänt erkännande av allt detta arbete.

Länk till IceCube http://icecube.wisc.edu
Artikel i Science 22 november A Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector http://www.sciencemag.org/content/342/6161/1242856.abstract

Se animation av hur sensorerna sänks (IceCube/NSF)