Ä
mn
en:
Astronomi och astrofysik
Astropartikelfysik och subatomär fysik
Atomfysik och molekylfysik
Fusions-, rymd- och plasmafysik
Kondenserade materiens fysik
Teoretisk och matematisk fysik
Vetenskapsrådet har som en del av sitt strategiska arbete och inför kommande forskningspolitiska proposition behov av ämnesöversikter av svensk grundforskning som dels beskriver nuläget i form av styrkor och svagheter, dels blickar framåt och anger möjligheter och eventuella hot för forskningen.
Ämnesöversikterna har tagits fram av ledande forskare inom varje ämne. Dessa texter publiceras här. Nu inväntar vi din respons. Än så länge är texterna att betrakta som arbetsdokument.
Utifrån de kommentarer du och dina forskarkolleger ger kommer vi att slutföra arbetet och publicera färdiga ämnesöversikter. Vi hoppas på stort engagemang för att skapa bästa tänkbara underlag för kommande strategiarbete.
Har du synpunkter? Gör ett inlägg nedan senast den 6 februari. Tack för din medverkan.
Urban Brändström
2011-02-06
Allmänna kommentarer
1.1 Vem har författat texterna och varför är författarna anonyma?
1.2. Hur har författarna valts ut?
Kommentarer rörande ämnet rymdfysik:
2.1 Är texten om rymdfysik verkligen skriven av en ledande rymdfysiker? Texten förefaller baserad på ett sammandrag av populärvetenskapliga beskrivningar av ämnet.
2.2 Rymdfysik är inte tillämpad forskning utan ren grundforskning. Ämnet innehåller både teori, modellering, analys och rent experimentell eller observationell forskning (vilket mycket riktigt anges på ett ställe i texten). Däremot ger ämnet en hel del spin-off effekter till olika tillämpade forskningsområden, speciellt när det gäller instrumentbyggande.
2.3. Institutet för rymdfysik (IRF) är ett forskningsinstitut och inte en forskningsfinansiär. IRF:s verksamhet är synnerligen beroende av externa anslag, främst från VR och Rymdstyrelsen. Utan bidrag från VR, ingen markbaserad rymdfysik!
2.4 Markbaserad rymdfysik är näranog uteslutande hänvisade till bidrag från Vetenskapsrådet. Rymdstyrelsen finansierar endast rymdbaserad verksamhet. (Mark- eller rymdbaserat definieras härvid utgående från var ett instrument är placerat) Stora markbaserade forskningsinfrastrukturer är således synnerligen beroende av VR (RFI) Stora markbaserade anläggningar som EISCAT och EISCAT_3D omnämns överhuvudtaget inte.
2.5 Rymdfysiken är till viss del solcykelberoende, slarvigt kan det uttryckas som att publikationerna följer på solmaxima. Detta kan leda till vissa problem i finansieringscykeln som hotar stora långsiktiga forskningsprojekt (flera solcykler).
2.6 Rymdfysiken kräver därför långsiktiga åtaganden, även eftersom stora rymdprojekt spänner över flera generationer av forskare. (10-20 år eller mer)
Kommentar till ämnesöversikten ’Astropartikelfysik och subatomär fysik’
Översikten av forskningsfältet hadronfysik saknar en aspekt som är avgörande för vår förståelse av den fysik som ingår i fältet. Utan undersökningar av den hadroniska växelverkans starka beroende av de ingående partiklarnas spinn kommer vår beskrivning att förbli inkomplett.
I avsnittet om kärnfysik III.2.3 nämns inledande att en grundläggande frågeställning handlar om att förstå dynamiken hos kvarkar och gluoner. Ett utforskande av den hadroniska växelverkan inbegriper också att förstå hur nukleonens spinn uppstår. Det fattas i dag väsentliga delar i vår kunskap om till exempel bidragen till en transversellt polariserad protons halvtaliga spinn från ingående kvarkar och gluoner. Hadronfysikgruppen vid SU är därför aktiv i PAX experiment med den långsiktiga målsättningen att producera polariserade antiprotoner. Med möjligheten att göra experiment med strålar av polariserade antiprotoner skulle ett helt nytt forskningsfält öppna sig, och en andra generations experiment vid till exempel FAIR skulle ge ytterligare spännande fysik med nya upptäckter.
Ett område av hadronfysiken som är relevant vid lägre energier är också i en intensiv utvecklingsfas. Den hittills mest fundamentala beskrivningen av hadronfysik som den manifesterar sig i växelverkan mellan nukleoner, bygger på chiral effektiv fältteori med nukleoner och mesoner som frihetsgrader. Inom detta område är Hadronfysikgruppen vid SU ledande i en experimentell studie avsedd som laboratorium för vidareutvecklande av denna teori. I synnerhet fokuserar vi på spinnberoende observabler vilka är nödvändiga att ta hänsyn till om man vill uppnå förståelse av nukleoners växelverkan.
När det gäller de storskaliga satsningar som nämns i det avslutande stycket III.5, skulle vi vilja framhålla vikten av att den pågående experimentella verksamheten upprätthålls på en meningsfull nivå. Detta bör styra uppsatta mål och medel också till den forskning som bedrivs i nuläget.
Pia Thörngren och Per-Erik Tegnér
Inlägg till både Fysik och Teknisk Fysik
Angående accelerator- och frielektronlaserutveckling
I kapitel V Atomfysik och molekylfysik inom Fysik beskrivs viktiga användningsområden och behov av synkrotronljusacceleratorer och frielektronlaser. Planering, i ett längre perspektiv än MAX IV, av framtida FEL-faciliteter görs endast på två ställen i Sverige, förutom det nämnda även Lunds universitet/MAX-lab.
Detta sätter ljuset på var själva forskningen kring utveckling av acceleratorer och frielektronlasrar hör hemma i ämnesöversikten. Inom Fysik finns ingen naturlig avdelning för denna utveckling, utan den har till stor del bedrivits som ett stöd till forskningen inom Atomfysik och molekylfysik. En möjlig hemvist för detta ämne kunde istället vara Teknisk fysik. Tyvärr beskrivs acceleratorerna här mer i underförstått konkurrerande ordalag än en tanke att inkludera dem i ämnet. Det är givet att själva uppbyggnaden av acceleratorer och FEL ligger inom forskningsinfrastruktur, men det gäller inte nödvändigtvis utvecklingen.
Förutom synkrotronljusacceleratorer och FEL bör vi förbereda var forskningen inom acceleratorutveckling för ESS skall läggas.
Jag ser gärna en diskussion om hemvisten för accelerator- och frielektronlaserutveckling.
Angående fusions- rymd- och plasmafysik
Förtydligande (IV.3 första stycket) “...svensk rymdforskning...stöd som ligger utanför VRs ramar, exempelvis från IRF och Rymdstyrelsen.”
Här är IRFs roll att utföra forskning (andra typer av projekt, annars som ett universitet) och Rymdstyrelsen finansierar delar av denna forskning (andra typer av projekt, annars som VR), medan texten nu kanske kan ge intryck av att IRF och RS har samma uppgift.
Förtydligande (IV.2.2 andra stycket)
“Många rymdfysikforskare ägnar sig åt dataanalys till stor del...” Det är riktigt att dataanalys är väsentlig, men kan ge intrycket att verksamheten slutar där och data sedan används av någon annan. Riktigare kanske är: dataanalys och byggande av modeller av plasmaprocesser. Eller något liknande. Tunga numeriska simuleringar diskuteras korrekt separat.
En möjlighet som kan nämnas är ett tätare sammarbete för utveckling av avancerad teknik mellan forskargrupper och industri. Forskargrupperna är intresserade av att pressa prestanda för vetenskapliga instrument på satelliter och kanske också inom fusionstillämpningar på ett sätt som industrin inte har tid att ägna sig åt. Industrin kan hitta nya tillämpningar och serieproducera på ett sätt som forskarna inte har tid att ägna sig åt. Samarbete har varit besvärligt bland annat för att forskningsstöd till grundforskning och industri har kommit från olika håll (till exempel ubildnings- respektive näringsdepartementet).
En annan möjlighet för bland annat rymdfysik är ökat samarbete med vad som traditionellt kallas solfysik och astrofysik. För ett konkret exempel på rymdfysik i samarbete med solfysik, se ISSIs projekt 153, http://www.issibern.ch/program/teams.html (Cluster, och andra multi-satellitprojekt, i samarbete med solfysik)
Kommentar till texten om kondenserade materiens fysik:
Jag tycker att texten är bra, men jag har några synpunkter:
En sak som jag funderade på var gränsdragningen. Jag, som sannolikt många andra, singlar i princip slant för att bestämma om man borde söka i teknisk fysik eller kondenserade materiens fysik, och det vore bra att få lite mer stöd i det beslutet.
Satsningar för storskalig infrastruktur bör tas upp som hot mot finansiering av den forskning som inte använder MAX IV eller ESS. Detta gäller inte enbart småskalig utrustning utan mer generellt. Dessa infrastrukturinvesteringar är mycket tunga i jämförelse med annan svensk forskningsfinansiering.
En allmän hot som gäller båda områden är vår oförmåga att rekrytera seniora, internationellt etablerade forskare. Finansieringssystemet omöjliggör detta.
Jag tror att svagheten av mångpartikelteori har fått väl mycket plats. Det är sant att det inte görs lika mycket av det som t.ex. DFT, men det finns betydande verksamheter på området vid flera högskolor. Man kan kanske omformulera texten så att det finns intressanta koppllingar mellan KMF och allmän teoretisk fysik, t.ex. inom fältteoretisk beskrivning av växelverkande mångpartikelsystem; dessa kopplingar kan och bör förstärkas.
Edwin Langmann
2011-02-06
Concerning "Teoretisk och matematisk Fysik": While I agree with much what is written in this text, I feel that it should be more comprehensive, mentioning also other research areas represented in Sweden and that belong to "Mathematical Physics". Below I give more specific examples and arguments, trying to make specific suggestions that can be used in revisions of the text.
While much of theoretical physics aim is divided in disciplines like condensed matter, elementary particles, gravity etc., it has been often useful to look at physical theories from a mathematical point of view, which allows to exploit analogies and develop a deeper understanding of physical theories (and, not the least, inspire new developments in mathematics). Examples for the usefulness of this approach are plenty in the history of physics, and I only recall two recent ones: conformal field theory (important not only in string theory but also in the theories of phase transition and strongly correlated fermion systems and others) and duality (where mathematics used in gravity is used has become a tool to get a better understanding of strongly correlated quantum field theories relevant in condensed matter physics, with, at the same time, close relations to the classical theory of fluids).
Since this kind of research is, by its nature, interdisciplinary from a physics- and mathematics point of view, it is often difficult for researchers in the field to find suitable category when it comes to applying for science funding (in the examples I mentioned one could use mathematics, condensed matter physics, elementary particle theory, gravity theory, all of them, or none at all). I also understand that this is a difficulty for VR: which experts should be asked to judge such an application? In this regard a section "Teoretisk och matematisk Fysik" plays a very important role.
I agree that String Theory in Sweden is a strong and large research area in Mathematical Physics. However, the text, as it is, gives the impression that Mathematical Physics in Sweden is essentially (up to minor other activities) the same as string theory. This is not so. Also "geometri för kvanttillstånd" emphasizes just one development in a large research area that could be called something like "Kvantinformation och öppna kvantsystem" (I will give alternative suggestions below).
To be more specific: I suggest to mention and describe a few more topics, including:
-Quantum field theory: This is a key subject in condensed matter theory, elementary particle theory, etc., but it also is studied as a mathematical subject (without specifying the possible applications), and is then part of Mathematical Physics. One example is conformal field theory, a topic important that not only is important in string theory but also condensed matter theory, and which has been also studied fruitfully from a mathematical point of view. (I feel that mentioning this under "string theory" would be misleading.)
-Integrable systems: This topics is really is in-between mathematics and physics, ranging from special function theory, matrix theory, to condensed matter systems. Recent progress in string theory was actually made by applying standard results from integrable systems to string theory, and in these recent developments integrable system's results that were motivated by Condensed Matter applications played a key role. Another example is matrix models: Sweden has had outstanding results in this area from the mathematics side, but the very subject is also important for many physics application, and as such is part of Mathematical Physics.
-Quantum Information and Quantum Theory of Open Quantum Systems: as already mentioned, one part of this topic is mentioned ("geometri för kvanttillstånd"). I suggest broader title and description of this field would: this is a very active field internationally, and fundamental contribution to this field actually originated in Sweden. Research in this field is done in Sweden, and I expect much more is to come in the near future.
-Dynamical systems/chaos...
(My list above is probably not complete.)
I also think that the section "Teoretisk och matematisk Fysik" should also be open to new developments in Theoretical Physics: new areas will develop and new outstanding researchers will appear that, in the beginning, will not fit well into existing categories of VR. I strongly feel that the text should be such as not excluding such developments. The aim should be to not miss to support such new developments just because it does not fit existing categories. I understand this is difficult, but perhaps one can find a way that experts in different areas can be asked to look at such "new" topics in Mathematical Physics.
Masatoshi Yamauchi
2011-02-06
I am afraid that Rymdstyrelsen's role is a bit exaggerated because it is to support general research using space-based observation, through main supporting to ESA in which missions are equally separated to astrophysics, space physics, basic physics, and largely Earth observation (largely atmospheric physics). But in the document, Rymdstyrelsen's role is written as if it only support space physics.
Another concern is the interdisciplinary science. There are many processes that are commonly important for different area. For example, in the planetary science, coupling of ground-atmosphere-space system makes that planet different from the Earth. This difference is one key issue for astrobiology, and for such purpose we have to expand our scope even to exoplanets. This large-scale comparison is beyond what Rymdstyrelsen can support. In this sense, adding a new subtitle of "astrobiology" or "planetary science" is adequate.
Ingemar Bengtsson
2011-02-05
Ang. ämnesbeskrivningen för matematisk fysik: Jag tror det är bra att ämnesbeskrivningarna är konkreta och beskriver existerande verksamheter, men en del sådana saknas här: till exempel kvantfältteori och integrabla system, som definitivt finns företrädda inom landet. Jag
tycker också att kvantinformation bör heta just så även när den betraktas som en del av den matematiska fysiken, och inte ges den smalare definition som ämnet får i beskrivningen --- här rör det sig liksom i fallet med strängteori om ett område där viktiga pionjärinsatser
gjordes just i Sverige, i gruppen för matematisk fysik vid KTH.
Som Gunnar Björk påpekar är det ofta svårt att passa in en given verksamhet under en bestämd beredningsgrupp. Delar av den matematiska fysiken bedrivs vid matematikinstitutioner (till exempel integrabla system och matematisk relativitetsteori). Det finns nog inte något idealiskt sätt att handskas med denna typ av problem, men det är bra om de olika beredningsgrupperna är medvetna om att problemet
finns.
Ingvar Lindgren
2011-02-05
Jag saknar i Ämnesbeskrivningen (V.2) av Atom- och molekylfysik något om teoretisk atomfysik, som med framgång bedrivs på flera platser i landet. Detta område har bl. a. samband med de tung-jon-experiment som omnämns i avsnitt V.4. Ett viktigt skäl för tungjonexperimenten och de stora satsningar som här görs är att studera QED-effekter under extrema förhållanden (starka elektriska och magnetiska fält), och de teoretiska arbetena är därför av vital betydelse för tolkningen av de experimentella resultaten. I och med FAIR-projektet vid GSI som kommer igång senare under detta decennium kan samarbetet mellan teoretiker och experimentalister förväntas att bli än viktigare. I ett papper från 2005 framhåller de ledande tung-jon-forskarna Fritzsche, Indelicato och Stöhlker – "At present, [the] interplay between QED and many body effects constitute the greatest challenge posed to the accurate theoretical evaluation of transition energies in the field of highly charged heavy ions" (J. Phys. 38, S707 – ett problemområde som vi f.n. arbetar med i Göteborg.
Avslutningsvis vill jag speciellt understryka det som sägs inledningsvis och i avsnittet V.4 om vikten att rekrytera YNGRE forskare till den teoretiska atomfysiken, som nu bärs upp av ett fåtal seniora forskare.
Mitt inlägg nedan finna även under ämnesöversikten i Elektronik. Den som läser inlägget förstår varför jag ”publicerar” det på två platser. Mitt inlägg berör egentligen inte ämnesöversikten per see, men en frågeställning som naturligen kommer upp i samband med ämnesöversikten.
Jag tolkar det faktum att ämnesöversikten i elektronik, fotonik och kvantinformation satts under en rubrik som att VR, medvetet eller omedvetet, parat ihop dessa ämnen. Tolkar jag rätt innebär det att kvantinformation och näraliggande ämnen klassas som en teknikvetenskap, vilket strider mot de flesta forskares i ämnet hemvist, vilken är i fysik. (Ämnet är dock multidisciplinärt, så den som vill finna motexempel har inga bekymmer med detta.)
Under de senaste dagarna har jag initierat en diskussion bland landets forskare i kvantinformation/kvantkommunikation/kvantoptik och det visar sig att dessa forskares ansökningar skickas till olika beredningsgrupper. Såväl NT-L, NT-NO, NT-P och NT-S får ansökningar i ämnet, kanske även NT-Q. Detta ger upphov till tre problem. Från VRs sida torde det största problemet vara att ansökningar inom detta ämne sällan ställs mot varandra eftersom de bereds och tillstyrks, eller avslås av olika ämnesgrupper. För forskarnas del torde det största problemet vara att kompetensen inom ämnet i var och en av dessa beredningsgrupper riskerar vara marginellt. Acceptancen för ett avslag på en ansökan torde inte vara så högt om forskaren anser att beredningsgruppen saknat kompetens inom området. Om emellertid ingen beredningsgrupp har ämnesområdet på sin lott explicit, så är risken överhängande att inte heller beredningsgruppens kompetensen i detta avseende tillgodoses. Ett ytterligare problem är att yngre forskare, som ännu kanske inte har någon ”historia” i någon beredningsgrupp, inte vet vilken beredningsgrupp deras ansökningar ska ställas till.
Historiskt har detta inte vållat större problem, för fältet är nytt och för ett tiotal år sedan var vi få som ägnade oss åt detta fält. Fältet har dock växt kraftigt både inom och utom landet och det faktum att det ingår i en ämnesöversikts titel får väl vara ett bevis så gott som något för detta. Jag föreslår att VR tillsätter en grupp som diskuterar denna fråga. Del av denna diskussion har redan förts mellan berörda forskare per e-post, men eftersom ingen helt uppenbar lösning synes finnas, kan frågan behöva stötas och blötas något tag innan en rekommendation framförs. Jag tror att både VR och forskarna skulle gynnas av att en seriös diskussion förs.
Ett liknande problem ser jag inom området optisk fysik/laserfysik/kvantelektronik (se F. Laurells inlägg, nedan). Beredningsgrupp NT-L bereder ansökningar i fotonik, men mer fysikorienterade optikforskning saknar hemvist. Kanske är det dags att ”dela kakan på andra ledden” och sluta dela upp NT-gruppens ämnesområden i Naturvetenskaper och Teknikvetenskaper och istället se till koncept/verktyg/metoder, åtminstone inom vissa discipliner. I en sådan indelning borde fotonik samt optisk fysik/laserfysik/kvantelektronik beredas i samma grupp, men kanske inte tillsammans med, t.ex. elektronik.