Två vinnare när Fysik korar årets bästa doktorsavhandlingar

Fysikinstitutionens Best Thesis Award för det akademiska året 2022 går till Mathias Hoppe, för hans avhandling med titeln ”Runaway-electron model development and validation in tokamaks” (handledare Tünde Fülöp), samt till Christopher Linderälv, för hans avhandling med titeln ”Optical properties of point defects in insulators and of transition metal dichalcogenides” (handledare Paul Erhart).

Priskommitténs motivering till utmärkelserna är:

”Priskommittén har beslutat att dela ut årets Best Thesis Award till två pristagare: Dr Mathias Hoppe och Dr Christopher Linderälv. Deras doktorsavhandlingar redovisar utmärkta vetenskapliga arbeten på ett sätt som gör vetenskapen begriplig för en publik utanför det egna forskningsfältet.
Dr Hoppe prisas för sina gedigna vetenskapliga bidrag till magnetisk inneslutningsfusion och för de pedagogiska egenskaperna hans avhandling besitter; kommittén uppskattade hur Dr. Hoppe sätter in sitt arbete i sitt områdes sammanhang och introducerar läsaren till världen av termonukleära anordningar, i en avhandling som är lätt att läsa.
Dr. Linderälv har skrivit en utmärkt avhandling och har dokumenterat sitt produktiva arbete med att tillämpa första-principens beräkningar för att förstå materialegenskaper, samtidigt som han hållit sig nära det experimentella; kommittén njöt av att läsa hans avhandling med dess imponerande visuella kvalitet.”

Här nedan berättar vinnarna mer om vad de undersökt i sina avhandlingar, om skrivprocessen, och om vad de gör nu!

Tre frågor till … Mathias Hoppe, om hans vinnande doktorsavhandling.

Vad undersöker du i din avhandling?

– Min avhandling kretsar kring ett av de stora återstående hindren som står i vägen för storskalig fusionsenergi: så kallade skenande elektroner. Dessa elektroner kan bland annat uppstå om fusionsbränslet plötsligt kyls ner kraftigt och fusionsreaktionerna avtar. De skenande elektronerna är ofta svåra att kontrollera och om de skulle råka slå i fusionsreaktorns vägg riskerar de att orsaka stora skador på maskinen. Mitt bidrag till forskningen har framför allt varit att utveckla matematiska modeller och simuleringskoder som gör det möjligt att dels förutsäga hur de skenande elektronerna uppstår, dels jämföra experimentella mätningar med simuleringar. Framtidens fusionsreaktorer kommer både behöva vara betydligt mycket större än dagens fusionsexperiment och använda teknologier som inte testats i verkligheten än, och eftersom riskerna kopplade till skenande elektroner är exponentiellt mycket värre i stora fusionsmaskiner finns det i princip ingen marginal att pröva sig fram i framtidens maskiner. Därför är det oerhört viktigt att ha tillgång till väl underbyggda och experimentellt bekräftade matematiska modeller som kan användas för att testa diverse säkerhetssystem i förväg, innan maskinerna byggs. Det är precis det som min forskning syftat till.

Vad var lätt och vad var svårt under processen med att skriva avhandlingen?

– En av de svåraste delarna i avhandlingen har rört kopplingen mellan teori och experiment, nämligen hur tillräckligt enkla modeller som samtidigt beskriver verkligheten väl kan formuleras. Fusion och plasmafysik är en väldigt praktisk vetenskap där målet är att producera så mycket energi som möjligt, och då leder experiment ofta till avancerade tekniska lösningar som kan vara oerhört svåra att beskriva matematiskt. För att kunna resonera teoretiskt kring hur experimenten kan förbättras krävs därför att precis rätt förenklingar av matematiken görs så att effekterna av den mest relevanta fysiken visar sig tydligast. Lyckligtvis finns det många väldigt smarta människor som jobbar med fusion, och de flesta delar mer än gärna med sig av sina idéer och erfarenheter. Så även om frågeställningarna jag ställts inför ofta varit väldigt kluriga så har det funnits andra forskare runtomkring, både i Sverige och övriga världen, som varit öppna för diskussion och gjort att jag bit för bit kunnat lägga det pussel som till slut blev min avhandling.

Vart har din tid som doktorand fört dig?

– Mitt första stopp efter disputationen har varit som postdoc på ett av Europas större fusionslaboratorier, nämligen Swiss Plasma Center vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne i Schweiz. Här får jag möjligt att tillämpa de kunskaper som jag samlat på mig under doktorandtiden och de verktyg jag har utvecklat för att studera labbets egna fusionsexperiment i detalj. I huvudsak jobbar jag med att tolka experimentresultat med hjälp av datorsimuleringar, och försöker vara en så god diskussionspartner som möjligt till andra forskare som också jobbar med skenande elektroner. Från den 1 april kommer jag dock återvända till Sverige, men den här gången till Stockholm och KTH i rollen som biträdande lektor inom fusionsplasmafysik. Min forskning kommer sannolikt fortsätta på ungefär samma spår som tidigare, men nu får jag också chansen att ta större ansvar för studenter i rollen som lärare och handledare. För om det är något som verkligen förgyllt min tid som doktorand så har det varit interaktionen med alla fantastiska kandidat- och masters-studenter som jag haft förmånen att handleda!

Läs Mathias Hoppes avhandling: Runaway-electron model development and validation in tokamaks

 

Tre frågor till … Christopher Linderälv, om hans vinnande doktorsavhandling.

Vad undersöker du i din avhandling?

– Min avhandling handlar om materialfysik på atomär skala, där jag har genomfört teoretiska studier på elektroner, atomer och dess samverkan. Jag har studerat en mängd olika material men det som har varit en gemensam nämnare är hur man kan modifiera dessa material för att få önskade egenskaper. Ett av huvudspåren i min forskning har varit hur defekter, alltså oregelbundenheter i en kristall påverkar de optiska egenskaperna för olika material. En del defekter har tillämpningar i bland annat kvantteknologi. Medan vissa defekter är väl undersökta så är de allra flesta inte det och här tror jag att min forskning har kunnat räta ut några frågetecken.

Vad var lätt och vad var svårt under processen med att skriva avhandlingen?

– Det som var svårast för mig med att skriva avhandlingen var att få ihop en sammanhängande berättelse av så många års forskning. Det var inte förrän de sista åren som jag började se hur allt hängde ihop. Jag lade mycket krut på introduktionen för att förtydliga frågeställningen och för att förklara hur avhandlingens delar håller samman.

Vad gör du nu?

– Jag är nu på Universitet i Oslo där jag forskar på liknande saker som under min doktorandtid på Chalmers, men med lite andra infallsvinklar och metoder.

Läs Christopher Linderälvs avhandling: Optical properties of point defects in insulators and of transition metal dichalcogenides

Om priset Best Thesis Award

• "Best Thesis Award" grundades 2013, som ett av flera initiativ vid institutionen för fysik, för att upprätthålla och förbättra forskningens kvalitet. Med denna utmärkelse vill institutionen motivera studenter och samtidigt visa uppskattning för deras hårda arbete.
  Avdelningsledningen hoppas också att detta pris kan hjälpa doktorander att få ett extra uppsving i sin karriär efter disputationen. Dessa avhandlingar kan även fungera som goda exempel för doktorander i det tidiga stadiet i skrivandet av sin avhandling.
  Förutom äran består utmärkelsen av ett diplom och 10 000 SEK.
• Priskommittén utgörs av Dinko Chakarov, Hana Jungová, Philippe Tassin (ordförande), Paolo Vinai och Julia Wiktor.