Polacy budują największy laser w Europie

fot. NCBJ

28,8 miliona euro wynosi polski wkład w powstanie jednego z największych europejskich urządzeń badawczych XFEL. Wzorowa współpraca pomiędzy krajowymi uczelniami wyższymi i instytutami badawczymi zaowocowała uczestnictwem aż trzech grup naukowców w międzynarodowym projekcie.

Laser na swobodnych elektronach XFEL (X-ray Free Elektron Laser) był przedmiotem wykładu inauguracyjnego prof. Massimo Altarelliego wygłoszonego na otwarciu roku akademickiego na Politechnice Wrocławskiej. Dyrektor zarządzający projektem o wartości 1,1 miliarda euro przybliżył rolę i znaczenie wielkiej infrastruktury badawczej dla rozwoju dzisiejszych technologii i nauki. W swoim wystąpieniu podkreślił zaangażowanie polskich grup naukowców, którzy odpowiadają za elementy krytyczne całej instalacji. Zakres krajowych prac spotkał się ze szczególnym uznaniem Prof. Barbary Kudryckiej, Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, gościa specjalnego akademickiej uroczystości. Prof. Tadeusz Więckowski, Rektor Politechniki Wrocławskiej podkreślił również związek nauki z konkretnymi zastosowaniami przemysłowymi.

Polski udział w budowie jednej z największych wielkich infrastruktur badawczych na świecie jest możliwy dzięki wzorowej współpracy pomiędzy krajowymi uczelniami wyższymi i instytutami badawczymi. To właśnie dzięki wymianie doświadczeń naukowców Politechniki Wrocławskiej oraz Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) we Wrocławskim Parku Technologicznym powstał kriostat – zaawansowane technologicznie urządzenie kriogenicznne ważące 5 ton, mierzące 4,5 metra wysokości i 1 metr średnicy. Służy ono do testowania nadprzewodzących rezonatorów 1,3 GHz napędzających laser XFEL. Naukowcy i technicy z Wrocławia wykonali również linię kriogeniczną. Specjalną instalacją o długości 160 metrów, umieszczoną na moście o wysokości 8 metrów, popłynie hel o temperaturze 2 Kelwinów (minus 271 stopni Celsjusza), niezbędny do przeprowadzenia badań kluczowych elementów lasera XFEL – rezonatorów nadprzewodzących do przyspieszacza elektronów.

 – Dzięki współpracy z NCBJ opracowaliśmy zaawansowane technologie kriogeniczne, które mogą być z powodzeniem wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu oraz w innych dużych laboratoriach badawczych. Kriogenika dla XFELa to przecież tylko jeden z wielu wspólnych projektów, które jako Politechnika Wrocławska zrealizowaliśmy wspólnie z Narodowym Centrum Badań Jądrowych. Przypomnę, że nasza współpraca dotyczy również studiów podyplomowych „Energetyka Jądrowa” oraz zlokalizowanego w Parku Technologicznym laboratorium badań nieniszczących, w którym w przyszłym roku stanie akcelerator przemysłowy wybudowany przez kolegów ze Świerku – podkreśla prof. Maciej Chorowski, inicjator zaangażowania się Politechniki Wrocławskiej w budowę kriostatów dla XFELa.\

Mówiąc o polskim wkładzie w budowę XFELa koniecznie należy podkreślić zaangażowanie pozostałych dwóch grup – z Krakowa i Warszawy. Fizycy z Krakowa przekazali już specjalistyczne oprogramowanie do francuskiego ośrodka naukowego CEA Saclay, gdzie przebadane w ośrodku badawczym DESY w Hamburgu pojedyncze elementy będą montowane w moduły (o długości 12 metrów każdy) i wysyłane z powrotem do Niemiec w celu końcowych pomiarów. Dopiero po ich pomyślnym przebadaniu przez krakowskich  specjalistów zostaną wprowadzone pod ziemię, gdzie 116 z nich, ustawione jeden za drugim, stanowić będą część przyspieszającą lasera. W Narodowym Centrum Badań Jądrowych wykonywane są sprzęgacze HOM, 1648 specjalnych anten, 824 dekoderów oraz 108 absorberów mocy służących eliminacji szumów pola elektromagnetycznego wzbudzanego w rezonatorach lasera. Ponadto specjaliści z NCBJ biorą udział w pracach nad systemem sterowania akceleratora.

 – Należy podkreślić, że polski wkład, głównie rzeczowy, 28,8 miliona euro w budowę jednej z wielkich infrastruktur badawczych oznacza, że Polska będzie współwłaścicielem nie tylko samego urządzenia, ale także całej wiedzy, która powstała w trakcie jego konstruowania. Powierzenie nam wykonania ważnych elementów lasera świadczy o ogromnym zaufaniu międzynarodowego środowiska do realizowanych w Polsce prac. To bezcenne doświadczenie w zakresie budowy poszczególnych elementów, dostęp do unikalnego know-how, które daje możliwość nie tylko kształcenia polskich kadr czy wykorzystania potencjału naszego przemysłu ale przede wszystkim owocuje podniesieniem kompetencji i rangi Polski na arenie międzynarodowej. Mamy głęboką nadzieję, że wykorzystamy otwierające się przed nami szanse przy budowie POLFELa, polskiego lasera na swobodnych elektronach, który będzie ważnym uzupełniającym narzędziem dla budowanego już XFELa. Czekamy na decyzję o dofinansowaniu krajowego projektu – podkreśla prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor NCBJ.

Od 2009 roku grupa 12 europejskich państw, w tym Polski, realizuje projekt XFEL o wartości 1,1 miliarda euro – budowę laseru na swobodnych elektronach w Niemczech. W 2015 roku planuje się zakończenie budowy wszystkich obiektów i uruchomienie badań. Urządzenie będzie generowało dziesiątki tysięcy razy na sekundę ultrakrótkie impulsy światła laserowego, o natężeniu miliardy razy przewyższającym intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego. Dzięki niemu naukowcy będą mogli obrazować szczegółową strukturę wirusów (opracowanie 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.