Polska w najważniejszym laserze Europy


Beschleunigung im Resonator  Acceleration in a resonator

Polscy naukowcy jako pierwsi z ośmiu udziałowców Ośrodka Badawczego DESY w Hamburgu pracującego przy projekcie lasera na swobodnych elektronach European-XFEL wywiązali się ze swoich zobowiązań. Proces uruchamiania lasera rozpoczęto.

W ośrodku badawczym DESY w Hamburgu zainaugurowano proces uruchamiania Europejskiego Ośrodka Badań Laserem na Swobodnych Elektronach European XFEL (X-ray Free Electron Laser) w ostatni czwartek. W podziemnych tunelach o łącznej długości 5,8 kilometra zainstalowana jest już specjalistyczna aparatura – część akceleratorowa, umożliwiająca przyspieszanie elektronów oraz część optyczna – umożliwiająca uformowanie wiązek spójnego promieniowania rentgenowskiego oraz stanowiska do eksperymentów naukowych. Rozruch takiego giganta jest procesem czasochłonnym. Pierwszą wiązkę planuje się uzyskać już za niecały rok.

European XFEL przewyższa konwencjonalne lasery jasnością i krótkim czasem trwania impulsu oraz możliwością strojenia w szerokim zakresie długości fali. Zakres ten obejmuje długości od milimetrów (tzw. promieniowanie THz – terahercowe) aż do nanometrów (miliardowych części metra). Jest to szczególnie istotne dla doświadczeń wymagających dużej liczby całkowitej uczestniczących fotonów. Takimi są np. doświadczenia nad zjawiskami o niskim prawdopodobieństwie zachodzenia albo przeprowadzanych dla rozrzedzonych próbek (np. w eksperymentach z roztworami lub z materiałem biologicznym). Z drugiej strony, jest to także pożądane dla zastosowań technologicznych związanych np. z naświetlaniem i modyfikowaniem powierzchni, gdzie duża moc średnia oznacza wysoką wydajność urządzenia. European XFEL będzie generowało 27 tysięcy razy na sekundę ultrakrótkie impulsy światła laserowego o natężeniu miliardy razy przewyższającym intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego. Dzięki temu naukowcy będą mogli np. obrazować szczegółową strukturę wirusów, co pomóc ma w opracowaniu przyszłych lekarstw, wnikać w molekularne mechanizmy funkcjonowania komórek, rejestrować trójwymiarowe obrazy obiektów nanoświata, filmować przebieg reakcji chemicznych (np. proces formowania się lub zrywania wiązania chemicznego), a także zgłębiać procesy zachodzące we wnętrzu planet i gwiazd. Urządzenie umożliwi również modyfikacje istniejących materiałów, jak i opracowanie zupełnie nowych.

Polska, jako jeden z ośmiu udziałowców European XFEL, od początku brała udział w budowie poszczególnych części urządzenia jak i infrastruktury niezbędnej do jego uruchomienia. Wszystkie prace trzech grup badawczych z Krakowa, Wrocławia i Warszawy koordynowało Narodowe Centrum Badań Jądrowych.

– Bardzo dziękuję naszym grupom badawczym za ich ogrom pracy jaki włożyły w budowę i uruchomienie tak zaawanasowanej technologicznie infrastruktury badawczej jaką jest European XFEL – mówi dr Piotr Dardziński, wiceminister nauki i szkolnictwa wyższego.  – Nabywane w ten sposób nowe, unikatowe kompetencje decydują o rosnącej przewadze konkurencyjnej na rynku polskich jednostek naukowych jak i poszczególnych przedsiębiorstw. To doskonały przykład na rozwój gospodarczy naszego kraju poprzez realizację największych wyzwań naukowych XXI wieku.

Pierwsze prace realizowane przez Politechnikę Wrocławską, Wrocławski Park Technologiczny i firmę Kriosystem S A. zakończone zostały już w 2012 roku poprzez oddanie do użytkowania linii kriogenicznej do transportu ciekłego helu w stanie nadkrytycznym wraz z dwoma kriostatami niezbędnymi do testowania kluczowych komponentów akceleratora (niobowych rezonatorów nadprzewodzących). Ich wartość wyniosła 2 115 000 euro. Kolejne prace wykonywane przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN z Krakowa obejmowały wykonanie testów 816 nadprzewodzących rezonatorów 1,3 GHz oraz 100 kriomodułów dla akceleratora elektronów XFEL o wartości 11 685 097 euro, jak i przeprowadzenie testów 100 nadprzewodzących magnesów ogniskujących i sterujących wiązką wraz z zestawami przewodów prądowych o wartości 1 082 510 euro.

NCBJ (jeszcze jako IPJ Świerk) zaprojektował oraz wyprodukował, testował i dostarczył do DESY 1 648 sprzęgaczy wyższych (parazytycznych) modów pola wysokiej częstotliwości do nadprzewodzących rezonatorów akceleratora elektronów XFEL, 824 anten diagnostycznych pola w.cz. z li-niami zewnętrznymi oraz 108 absorberów propagujących wyższych modów pola w.cz. o łącznej wartości 3 507 700 euro. Ponadto, w ramach ostatniej z realizowanych obecnie umów NCBJ ma dostarczyć do wiosny 2017 roku 200 modułów w 100 kasetach do układów sterowania w obszarze linii optycznych oraz stanowisk badawczych European XFEL o łącznej wartości 741000 euro. Łączna wartość polskiego wkładu wyniosła 26 536 060 euro, w tym w tym rzeczowego w kwocie 19 131 857 euro, a gotówkowego w kwocie 7 404 203 euro. To nie koniec prac. Wkrótce przy urządzeniu będą pracować także nasi naukowcy, którzy w grupach międzynarodowych będą poszukiwać nowych wynalazków. Polska, dzięki zaangażowaniu w budowę lasera jak i jego dalsze użytkowanie, będzie współwłaścicielem wszystkim opracowywanych tam rozwiązań.

– Na mocy podpisanej w lipcu tego roku umowy pomiędzy Polską a stroną niemiecką kontynuujemy współpracę przy tym unikatowym w skali światowej przedsięwzięciu – mówi prof. Krzysztof Kurek, dyrektor NCBJ. – Podczas gdy inżynierowie wykonali już swoje zadania, to wkrótce prace z wykorzystaniem Europen XFEL rozpoczną naukowcy. Potwierdzeniem ogromnego zainteresowania krajowych badaczy jest sukces zorganizowanego w kwietniu spotkania w Świerku. Mamy nadzieję, że wkrótce staną się oni autorami najnowocześniejszych osiągnięć naukowych w skali światowej.

Source: Polska w najważniejszym laserze Europy