The PhD defence and trial lecture will be streamed. The chair of the defence will moderate the disputation.
Ex auditorio questions: the chair of the defence will invite the audience physically present in the auditorium to ask ex auditorio questions.
→ Live streaming of trial lecture and disputation
→ Request for thesis copy (available until the disputation starts)
Trial lecture
Time and place: September 23, 2026 - 10:15 AM
Auditorium 1 - Kjemibygningen
Title: «The Cosmic Neutrino Background: The State of Our Knowledge and Prospects for Detection».
Main research findings
Particle colliders have been important tools in particle physics since the early 20th century. However, the growing demand for larger and higher-energy particle accelerators is driving up their cost. Plasma-based colliders have emerged as a candidate for reducing their size and cost thanks to their higher accelerating gradients. A major obstacle for this emerging technology is the efficiency—instability relation, which states that at higher efficiencies, the beam becomes more unstable, eventually breaking apart. This thesis tackles this issue through numerical simulations and experimental studies. The efficiency—instability relation is shown to be a lower bound on the strength of the instability, which varies by a large amount depending on the accelerator parameters, indicating the importance of choosing an optimal operating point. The effect of mitigation strategies is shown to be significant while also dependent on the parameters chosen. An experiment is carried out to probe the instability using novel measurement techniques. The results show indications of the instability, its correlation with efficiency, and mitigating effects. The efficiency—instability relation is complicated to measure and not fully understood in theory, but studies like the ones outlined in this thesis are important milestones towards a better understanding of it.
Hovedfunn (Norwegian)
Partikkelknusere har vært viktige verktøy i partikkelfysikk siden tidlig på 1900-tallet. Siden etterspørselen etter større akseleratorer og høyere energier øker, blir nye akseleratorer stadig dyrere. Plasmabaserte partikkelknusere har blitt en kandidat til mindre og billigere maskiner gjennom mer energieffektiv akselerasjon. En sentral utfordring for denne teknologien er effektivitet—ustabilitet relasjonen som sier at når effektiviteten blir høyere, vokser det en ustabilitet i strålen, hvor strålen til slutt brytes opp. Denne avhandlingen undersøker denne utfordringen med numeriske simuleringer og eksperimentelle studier. Effektivitet—ustabilitet relasjonen viser seg å gi en minimumsverdi for styrken til ustabiliteten, samt at styrken kan variere mye basert på parameterne til akseleratoren. Dette indikerer hvor viktig det er å velge et optimalt punkt å operere akseleratoren på. Effekten av strategier for å redusere ustabilitetsstyrken er vist å være betydelig og påvirkes sterkt av hvilke parameterverdier som er valgt. Et eksperiment er gjennomført for å studere ustabiliteten i strålen ved å bruke nyutviklede måleteknikker. Resultatene viser indikasjoner på ustabilitet, korrelasjon med effektivitet og effekter som reduserer styrken til ustabiliteten. Effektivitet—ustabilitet relasjonen er vanskelig å måle og ikke fullt forstått teoretisk, men studier som dem i denne avhandlingen er viktige milepæler mot en bedre forståelse av den.
Adjudication Committee
- Professor Sergei Nagaitsev, Brookhaven National Laboratory, USA
- Associate Professor, Øystein Midttun, Department of Engineering Sciences, University of Agder, Norway
- Professor Alexander Lincoln Read, Department of Physics; University of Oslo, Norway
Supervisors
- Professor Erik Adli, Department of Physics, University of Oslo, Norway
Dr. Carl Andreas Lindstrøm, Department of Physics, University of Oslo, Norway
Chair of defence
Head of Department Susanne Friederike Viefers, Department of Physics, University of Oslo, Norway
Candidate contact information
LinkedIn: Ole Gunnar Finnerud
Contact information to Department: Line Trosterud Resvold