Här ger elektroner världens skarpaste ljus

Hon kommer farande på en blå sparkcykel i den rymliga, krökta korridoren och ropar till oss.

– Kom igen, det här händer inte varje dag.

Dina Carbone plockar upp en ask italienska chokladpraliner ur cykelkorgen och bjuder runt. Vi är i MAX IV-anläggningen utanför Lund. Korridoren omger en lagringsring för elektroner, som är över en halv kilometer i omkrets. Korridoren är längre, därav sparkcykeln; det tar tid att ta sig runt till de olika experimentstationerna.

Dina Carbone är strålrörsexpert vid stationen NanoMAX. Här använder man det så kallade synkrotronljuset som produceras av elektronerna för att titta på saker i nanoskala, alltså 30 till 100 nanometer stora föremål. Som ett fint dammkorn eller ett litet virus.

Strukturen i ostronskal

– Vi kan se 3D-strukturen och hur provet ser ut inuti, utan att förstöra det. Optiken gör att vi får extremt små strålar som tränger igenom materialet. Vi kan undersöka föremål in operando, alltså när de är igång.

Till exempel kan de se var tungmetaller är koncentrerade i mat eller i förbränningsrester. Eller ta reda på mer om livets fysik genom att skanna ben och tänder. Till exempel kan man titta på hur mikrostrukturen ser ut i ett ostronskal.

– Om vi kan förstå hur de bildas kan vi härma det och ta fram material med samma egenskaper.

Hon talar snabb engelska med ett stänk av italienska. Engelska är det gemensamma språket på MAX IV. Här jobbar ungefär 200 personer med 30 olika nationaliteter. Många är fysiker, men även andra naturvetare, som kemister och matematiker, finns här. När anläggningen är igång ska det finnas plats för över 2 000 forskare per år inom allt ifrån atomfysik och läkemedelskemi till miljöforskning och kulturhistoria.

Rymdskepp

MAX IV-anläggningen liknar ett glänsande rymdskepp som landat i det platta skånska landskapet. Strax bredvid ligger en gammal gård i falurött och vitrappat. Och på ett närliggande fält rör sig byggkranarna där supermikroskopet ESS växer fram. Ljuset ute är ombytligt den här dagen: från blå himmel med vackert väder-moln till mörka moln och snöblandat regn. Men inne i anläggningen är ljuset alltid precist.

– Det går inte att se ljuset, säger forskaren Uwe Müller, så vi måste omvandla det till något vi kan se. Vi får ut informationen som små svarta prickar på en bild och från detta räknar vi fram hur till exempel en molekyl ser ut.

Han och kollegan Rajmund Mokso går genom slussen in till anläggningen och hänger vant på sig varsin dosimeterbricka. Den ska mäta om de blir utsatta för röntgenstrålning.

– Risken för det är väldigt liten, men vi måste också visa att det är säkert att jobba här, säger Uwe Müller.

Hundratals kristaller

Han guidar oss till experimentstationen BioMAX, ett blyinfattat rum där ett matt stålrör kommer in genom ena väggen. Röret vilar på orangea stativ och omges av metallglänsande apparatur och färgglada ledningar. Slutpunkten är en optisk spegel som är riktad mot något som ser ut som en lite grövre synål.

– Ser du öglan längst fram. Här ska provet sitta. Vi vill titta på 3D-strukturen hos biomolekyler, med mycket hög upplösning. Vi kan skanna hundratals kristaller varje dag och titta på interaktioner mellan proteiner och andra molekyler. På så sätt kan man ta fram bättre fungerande läkemedelssubstanser, säger Uwe Müller.

Han berättar att de nyligen fick ut det första ljuset ur strålröret vid BioMAX. Nu väntar finputsning för att förbättra egenskaperna. Magneter ska justeras in så att elektronerna landar exakt där de ska. Öppningen i strålröret är 4 millimeter och minsta fel kan göra att 3 miljarder elektronvolt leds fel och förstör instrumenten.

– Allt handlar om precision. Utrustningen i anläggningen står på tunga granitblock för att det ska vara stabilt och ge en helt stilla ljusstråle.

Paleontologi och materialvetenskap

Han tycker att den stora skalan är en del av fascinationen med att jobba med synkrotronljus och han uppskattar också lagandan vid MAX IV.

Rajmund Mokso, som ansvarar för experimentstationen MedMAX, håller med.

– Här finns en stor koncentration av olika expertis. Du kan träffa forskare inom många olika områden, från paleontologi till materialvetenskap, och välja vad och vem du jobbar med. Just nu är här många fysiker, men också matematiker och biologer.

MedMAX är ännu inte uppbyggd. Rajmund Mokso arbetar med att ta reda på vilket intresse som finns och vilka projekt i Sverige som skulle kunna passa in, så att de ska kunna bygga instrument som matchar behovet.

Levande mus

– Vårt huvudmål är in-vivo-system. Där provet till exempel skulle kunna vara en levande mus eller fisk, eller benbitar. Det finns många möjligheter att titta på 3D-strukturer i prover och de processer som sker i dem.

Tekniken har likheter med medicinsk CT-skanning, men har tusen gånger högre upplösning. Strålstorleken gör att man kan titta på prover upp till musstorlek.

– Vi kan titta inuti organismer på ställen där inte biologerna kommer åt. Vårt fokus är biologer och pre-klinisk forskning.

Runtom i världen finns över 50 anläggningar med liknande ljuskällor. Utmaningen är att alltid ligga i framkant.

– För att kunna bygga en ny synkrotronljusring måste man slå ett världsrekord. Det som gör MAX IV unik är att den levererar det högsta flödet av fotoner, och därmed är den mest briljanta röntgenkällan, säger Uwe Müller.

På årets ljusaste dag, sommarsolståndet 21 juni, invigs MAX IV, som då blir världsledande i att generera intensivt ljus.