Stockholms universitet logo, länk till startsida

Kvantfysik, hjärnan och hållbara material fokus för nya Wallenberg Academy Fellows

Vad behövs för att överbrygga gapet mellan kvantmekaniken och Einsteins gravitationsteori? Hur påverkar upplevelser i övergången från barndomen till vuxenlivet risken för ångest? Hur kan man utveckla metoder för att på ett hållbart sätt återvinna framtidsmaterialet lignin? Det är några av ämnena för Stockholms universitets Wallenberg Academy Fellows 2021.

 

Armita Golkar: Hur formar tonåren risken för ångest?

Majoriteten av alla vuxna som får en ångestdiagnos uppfyllde kriterierna för diagnosen redan under tonåren. Wallenberg Academy Fellow Armita Golkar ska undersöka hur de neurala system som reglerar våra rädslor utvecklas i övergången från barndomen till tonåren och hur tonåringars känslighet för olika sociala signaler kan utnyttjas för att optimera deras rädsloreglering.

Armita Golkar
Armita Golkar Foto: Gustav Mårtensson/Karolinska Institutet

Vår risk att drabbas av ångest påverkas av vilka upplevelser vi har haft i situationer när vi har känt oss hotade. Om vi har lärt oss reglera våra känslor utvecklar vi en motståndskraft mot psykisk ohälsa. Har vi däremot inte utvecklat vår förmåga till känsloreglering ökar risken för rädslo- och ångestrelaterade sjukdomar.

Samtidigt som forskare vet detta, har de dålig kunskap om hur upplevelser i barndomen formar risken för att utveckla ångest under tonåren. Tonåren är en period under livet när de delar av hjärnan som reglerar våra känslor förändras väldigt mycket. Det är också en period när många utvecklar ångest.

Med hjälp av avancerade hjärnavbildningsmetoder ska Armita Golkar, docent och biträdande lektor vid Psykologiska institutionen vid Stockholms universitet, studera hur de neurala system som reglerar våra rädslor utvecklas när barndomen går över till tonåren och hur dessa system påverkas av tidiga barndomsupplevelser. Hon ska också undersöka om tonåringars känslighet för olika sociala signaler kan utnyttjas för att optimera deras rädsloreglering. Det långsiktiga målet är att tonåringar ska kunna få en behandling som effektivare motverkar rädslo- och ångestrelaterade sjukdomar.

Läs mer om Armita Golkars forskning

 

Adam Slabon: Ska återvinna naturresursen lignin och skapa nya hållbara material

När trä ska bli till papper, bildas lignin som en biprodukt. Ofta förbränns ligninet och blir värme. Men det är ett naturmaterial med flera spännande kemiska egenskaper. Wallenberg Academy Fellow Adam Slabon utvecklar metoder för att tillvarata lignin, och omvandla det till funktionella material eller biobränsle.

Adam Slabon
Adam Slabon Foto: Ewelina Czermak-Slabon

Lignin fungerar som ett slags bindemedel i växter och träd, som tillsammans med cellulosafibrer ger växterna deras styrka. Men när trä till exempel ska bli till papper är ligninet i vägen. Därför löser man ut det från pappersmassan. Det blir en biprodukt, som i dagsläget ofta bränns upp för att generera värme.  

Utifrån ett kemiskt perspektiv är förbränningen av lignin dock ett slöseri. Lignin, som i sig självt är ett hållbart material, byggs upp av mindre kemiska byggstenar som har åtråvärda egenskaper. Adam Slabon, lektor i oorganisk kemi vid Institutionen för material- och miljökemi vid Stockholms universitet, utvecklar nu metoder som ska göra det möjligt att i stor skala återvinna lignin.

Ett första viktigt steg är att kunna bryta ner de enorma ligninmolekylerna till mindre bitar. Tidigare har detta gjorts med hjälp av en metod som bland annat kräver fossila bränslen. Adam Slabon utvecklar i stället en elektrokemisk metod, som är mer miljövänlig och dessutom bevarar viktiga delar av ligninet bättre. I ett andra steg ska han ta solljuset till hjälp för att skapa olika funktionella material eller ett hållbart biobränsle. Det långsiktiga målet är att en av våra största naturtillgångar ska komma till bättre nytta.

Adam Slabon är knuten till SUCCeSS, Stockholm University Center for Circular and Sustainable Systems.

Läs mer om SUCCeSS

Läs mer om Adam Slabons forskning

 

Magdalena Zych: Hur flyter tiden i kvantvärlden?

Modern fysik vilar på två grundläggande teorier: kvantmekaniken och Einsteins gravitationsteori. Många har försökt förena dessa, men misslyckats. Nu ska Wallenberg Academy Fellow Magdalena Zych anta utmaningen och utveckla matematiska ramverk som till exempel kan beskriva en klocka som styrs av båda teorierna.

Magdalena Zych
Magdalena Zych Foto: Magdalena Zych

När fysiker ska beskriva små elementarpartiklar eller nanovärlden, tar de kvantmekaniken till hjälp. Ska de i stället beskriva universum eller gravitationen, använder de Einsteins gravitationsteori. Drömmen för många är att hitta en ”teori om allt” som överbryggar gapet mellan de två teorierna, men det har hittills aldrig gått.

Magdalena Zych, kvantfysiker vid University of Queensland, Australien, ska nu försöka bidra till att förena teorierna genom att utveckla matematiska verktyg som kan beskriva egenskaper hos ett objekt, främst en klocka, som påverkas av både gravitationseffekter och kvanteffekter.  Enligt gravitationsteorin går till exempel tiden långsammare nära en massiv planet, än ute i rymden. Enligt kvantmekaniken kan alla objekt vara i något som kallas för en superposition av olika tillstånd. Det innebär exempelvis att en partikel både kan ha en viss position – och inte – samtidigt.

En öppen fråga är om även tiden kan befinna sig i en superposition. Kan den i så fall både gå snabbare och långsammare ute i rymden i jämförelse med på jorden? Frågor som dessa ska Magdalena Zych försöka besvara, och förhoppningsvis bidra till att hitta en teori som i slutändan kan beskriva all fysik.  

Som Wallenberg Academy Fellow kommer Magdalena Zych att vara verksam vid Fysikum vid Stockholms universitet.

Läs mer om Magdalena Zych forskning

 

Laura Donnay: Ska vidareutveckla matematik som har tagits fram för att beskriva svarta hål

I beskrivningen av svarta hål frontalkrockar kvantmekaniken med Einsteins gravitationsteori. För att bättre förstå de svarta hålens egenskaper, har forskare tagit fram ett nytt matematiskt verktyg: den holografiska korrespondensen. Wallenberg Academy Fellow Laura Donnay ska nu vidareutveckla detta verktyg.

Laura Donnay
Laura Donnay Foto: Luiza Puiu

Svarta hål tvingar fysiker att ompröva de grundläggande naturlagarna, eftersom förståelsen av dem kräver både Einsteins gravitationsteori och kvantfysiken. Men de två teorierna krockar med varandra. Stephen Hawking visade till exempel att svarta hål förångas, och därmed att informationen de innehöll tycks vara för alltid förlorad, ett fenomen som bryter mot kvantmekanikens lagar.

I arbetet med att försöka förena fysikens två grundläggande teorier, och på ett bättre vis beskriva svarta hål, har fysiker utvecklat en ny form av matematiskt verktyg som kallas för den holografiska korrespondensen. Den har lett till spektakulära framsteg i förståelsen av de svarta hålens märkliga egenskaper.  

Dr Laura Donnay, Marie Skłodowska-Curie Fellow vid TU Wien, ska nu utveckla en ny holografisk korrespondens, användbar för att beskriva realistiska typer av rumtid och observerbara fenomen. Hon kommer också att undersöka en nyupptäckt och spännande oändlig uppsättning symmetrier som uppstår nära horisonten för svarta hål.

Som Wallenberg Academy Fellow kommer Laura Donnay att vara verksam vid NORDITA, Nordic Institute for Theoretical Physics, Stockholms universitet.

Läs mer om NORDITA

Läs mer om Laura Donnays forskning

 

Två förlängda anslag och en ny Wallenberg Scholar

Förutom de nya anslagen har två Wallenberg Academy Fellow beviljats förlängda anslag. Ilona Riipinen befordras till Wallenberg Scholar

  • Abraham Mendoza

Abraham Mendoza har beviljats ett förlängt anslag på fem år

Läs mer om Abraham Mendozas forskning

  • Ilona Riipinen

Ilona Riipinen har dels beviljats ett förlängt anslag på fem år, samt befordrats till Wallenberg Scholar
Läs mer om Ilona Riipinens forskning

 

Fakta - Wallenberg Academy Fellows

  • Anslaget är femårigt och omfattar forskning inom naturvetenskap, medicin, teknik, humaniora och samhällsvetenskap. Variationen bland forskningsfrågorna är stor. Många av forskarna rekryteras från andra länder för att bygga upp sin forskning i Sverige.
  • Programmet som finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har inrättats i nära samarbete med Kungl. Vetenskapsakademien, Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien, Kungliga Skogs- och Lantbruksakademien, Kungliga Vitterhetsakademien, Svenska Akademien och de svenska universiteten. Universiteten nominerar forskare till programmet, akademierna utvärderar kandidaterna och presenterar de mest lovande forskarna för stiftelsen, som sedan gör det slutliga urvalet.
  • Anslaget uppgår till mellan 5 och 15 miljoner kronor per forskare under fem år beroende på ämnesområde. Efter den första periodens slut har forskarna möjlighet att söka ytterligare fem års finansiering. Sedan programmet startade 2012 har Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse anslagit totalt närmare 2,5 miljarder kronor till satsningen.

Läs mer om Wallenberg Academy Fellows

På denna sida