Plasma är både ett märkligt och mäktigt tillstånd. Det brukar kallas ”det fjärde aggregationstillståndet” efter fast, flytande och gas, och uppstår när materien är helt joniserad och full av fria, laddade partiklar.

Tünde Fülöp använder gärna liknelser med både människors och djurs beteende, när hon beskriver de besynnerliga, kollektiva fenomen som kan uppstå i interaktionen mellan de många laddade partiklarna i plasman.

– Partiklarna är negativt eller positivt laddade och skapar starka elektromagnetiska krafter genom att ständigt interagera med varandra. Det är ett väldigt spännande fenomen: som att alla plötsligt tror på något och börjar agera tillsammans. Ungefär som en folkmassa som plötsligt delar sig, eller tusentals fiskar i ett fiskstim som rör sig i vågor unisont, säger hon.

På jorden finns plasma exempelvis i blixtnedslag och norrsken, och i rymden nästan överallt, exempelvis i stjärnor och solvindar. Men plasma kan också skapas på konstgjord väg. Det sker genom att gas utsätts för stark energi, som kraftiga elektroniska fält eller extrem hetta, vilket leder till att elektronerna slits loss från sina atomkärnor.

– Det är vackra, spektakulära fenomen som jag arbetar med. Men framför allt lockas jag av tillämpningarna: att underlätta för en teknik som kan lösa världens energiutmaning, och bana väg för viktiga medicinska möjligheter, säger hon.

Vill stoppa skenande elektroner

De närmaste åren ska Tünde Fülöp fokusera på två områden inom plasmafysik. Det ena handlar om magnetiska fusionsplasmor, som är grundläggande för att kunna förverkliga fusion. I en fusionsreaktor, där bränslet består av ungefär 100 miljoner grader varmt, joniserad plasma, gäller det att kunna styra och kontrollera elektroner med extremt hög energi. Om något går fel kan det bildas en stråle av skenande elektroner, ungefär som en okontrollerbar svetslåga, som kan ställa till med mycket skada i reaktorn.

Det finns sätt att försöka stoppa de skenande elektronerna. En möjlighet är att injicera ett material som pellets i plasman, som bromsar elektronernas framfart. Ett annat är att använda särskilda störningsspolar med ett magnetfält som gör att elektronerna tappar energi. Men båda metoderna är komplicerade, tidskrävande och krångliga. Och det är här Tünde Fülöps forskning kommer in.

– Vi vill ta fram simuleringsverktyg, tillgängliga för alla, som kan användas för att optimera metoderna och hitta de bästa sätten att stoppa de skenande elektronerna. Om vi kan bana väg för experiment som kan leda till en större förståelse och kontroll över de här processerna, är det ett viktigt steg i utvecklingen av fusion, säger hon.

Vill skapa stabil partikelacceleration

Laserproducerande plasma är det andra fältet i fokus för Tünde Fülöp. Det är ett viktigt område för partikelacceleration, där laddade partiklar accelereras till höga energier med elektriska fält. De starka elektriska fälten skapas med hjälp av högintensivlasrar, som har en nästan ofattbar kraft.

Det är vackra, spektakulära fenomen som jag arbetar med. Men framför allt lockas jag av tillämpningarna.

– Laserstrålen är så otroligt intensiv att dess kraft kan liknas vid att fokusera all strålning från solen mot ett enda sandkorn, säger hon. 

Elektronstrålningen som framkallas har många möjliga användningsområden, exempelvis som strålningskälla för att bekämpa tumörer, röntgenstrålning för att avbilda kroppsdelar, eller för att granska olika materials egenskaper. Men effektiviteten och stabiliteten inom partikelacceleration behöver bli bättre, och detta ska Tünde Fülöp och hennes forskargrupp ta sig an.

– Metoderna behöver bli mer pålitliga och lättare att använda än de är idag. Vi vill utveckla en verktygslåda för att kunna optimera och förbättra processerna vid partikelacceleration. Om några år hoppas jag att vi har skapat möjligheter att kunna skapa och styra strålar med oerhört höga energier på ett mer kontrollerat sätt, säger hon.

Varje forskardag är intressant

Tünde Fülöp föddes i Rumänien, som dotter till två lärare. Hon växte upp nära skolvärlden och därför kändes akademin både lockande och naturlig. Som tonåring, när familjen hade flyttat till Sverige, tog fysikintresset fart – tack vare en tävling i gymnasiet, som var en uttagning för den internationella fysikolympiaden.

– Plötsligt blev fysiken så verklig, så intressant, när vi behövde svara på tävlingens alla intressanta frågor. Efter gymnasiet valde jag att läsa teknisk fysik, och efter en praktik i USA insåg jag att jag ville doktorera för att kunna fortsätta arbeta inom fältet.

Varje dag som forskare är intressant på något sätt, tycker hon. Att lösa problem, ett steg i taget, är en drivkraft. Liksom att få arbeta med – och inspireras av – kollegor, och särskilt yngre forskare.

– Jag motiveras mycket av att arbeta nära juniora forskare, diskutera forskningsfrågor tillsammans och försöka hitta lösningar. Jag gillar att komma ut från min ”bekvämlighetszon”, och arbeta med människor som är duktiga, kanske duktigare än mig. Det är inspirerande, säger hon.

Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg