Przewodniczący - prof. Henryk Figiel, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej (figiel@agh.edu.pl).
Możliwość badań eksperymentalnych materii przy wykorzystaniu wiązek neutronów, mionów, elektronów, hadronów i promieniowania synchrotronowego wytwarzanych w dużych urządzeniach badawczych jest bardzo ważna dla rozwoju nauki. Takie badania dają możliwości odkrywania nowych zjawisk i właściwości, jak również rozszerzenie zakresu badań w porównaniu z metodami używanymi w zwykłych laboratoriach. Dostępność dużych urządzeń i ich możliwości badawcze nie są jednak dobrze znane i wykorzystywane w polskim środowisku naukowym. Stworzyło to podstawy do sprecyzowania celów pracy Komisji.
Głównym celem Komisji jest popularyzacja wiedzy i możliwości badawczych stwarzanych przez duże urządzenia badawcze w środowisku fizyków, a także szerszym kręgu nauk przyrodniczych (chemicy, biolodzy, materiałoznawcy, technolodzy) .
W tej dziedzinie rola Komisji może być pomocna w zakresie przekazu informacji o możliwościach badawczych na tych urządzeniach i zachęcania młodych naukowców do podejmowania tego typu badań. Istotne jest, że realizacja takich eksperymentów daje możliwość uzyskiwania wyników badań i ich publikacji na najwyższym światowym poziomie przy minimalnych nakładach finansowych.
Polska posiada stosunkowo skromną infrastrukturę badawczą związaną z dużymi urządzeniami badawczymi w porównaniu z wiodącymi krajami Unii Europejskiej.
W spadku po PRL są nadal eksploatowane dwa cyklotrony i reaktor, a dorobkiem ostatniego 25-cio lecia są cyklotron i źródło promieniowania synchrotronowego, a także jest przygotowywane przeniesienie linii badawczych z zamykanego reaktora w Berlinie w celu unowocześnienia bazy badawczej przy reaktorze w Świerku. Urządzenia, o których mowa to:
Dlatego dla zapewnienia właściwych możliwości rozwoju badań podstawowych i stosowanych w fizyce i naukach pokrewnych konieczny jest dostęp polskich uczonych do DUB w Europie. W ostatnich latach finansowane były z funduszy rządowych badania prowadzone przez polskich naukowców w CERN, Dubnej, ESRF (promieniowanie synchrotronowe) i ILL (neutrony) w Grenoble, co jednak nie zapewniało pełnego pokrycia potrzeb badawczych, zwłaszcza w odniesieniu do badań materii skondensowanej. Duże nadzieje są wiązane z udziałem Polski w budowie ESS w Szwecji, co pozwoliłoby na znaczną intensyfikację badań przy pomocy neutronów.
W związku z silną tradycją badań naukowych wynikającą z historii naszego kontynentu w Europie utworzono wiele Dużych Urządzeń Badawczych, które, w zależności od ich wielkości są finansowane z funduszy krajowych lub w ramach konsorcjów kilku krajów.
Dostępne urządzenia umożliwiają:
W dziedzinie fizyki cząstek elementarnych należy tu wymienić CERN w Genewie, DESY w Hamburgu i ZIBJ w Dubnej, gdzie realizowane są duże projekty międzynarodowych zespołów badawczych, do których można dołączyć poprzez kontakt z polskimi zespołami uczestniczącymi w tych badaniach.
We wszystkich pozostałych ośrodkach badawczych można składać indywidualne wnioski o przydział czasu pomiarowego w celu realizacji planowanych badań. Szczegółowe zasady dotyczące składania i wyboru projektów do realizacji są podane na stronach www. placówek badawczych. Instytucje te posiadają też szeroki wachlarz ofert dotyczących szkolenia, realizacji prac doktorskich i pozycji "post-doc".
Informacje na temat źródeł neutronów w świecie:
https://www.ncnr.nist.gov/nsources.html
Informacje na temat źródeł promieniowania synchrotronowego w świecie:
http://www.lightsources.org
Synchrotron SOLARIS jest unikalnym źródłem promieniowania elektromagnetycznego (synchrotronowego), emitowanego przez relatywistyczne elektrony podczas zakrzywienia ich toru ruchu. To wyjątkowe urządzenie badawcze, które wykorzystuje niespotykane własności promieniowania synchrotronowego, tj. ekstremalną intensywność, szeroki zakres widmowy: od podczerwieni do promieniowania rentgenowskiego, kontrolowaną polaryzację, silną kolimację i określoną strukturę czasową.
Jako inwestycja strategiczna dla rozwoju nauki synchrotron SOLARIS został umieszczony na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Badawczej.
Znakomite parametry stawiają krakowskie urządzenie w czołówce urządzeń tego typu na świecie. Pierścień akumulacyjny zbudowany jest z 12 identycznych "komórek" achromatycz-nych (ang. Double-Bend Achromat - DBA). Typowa komórka typu DBA składa się z dwóch magnesów zakrzywiających, otoczonych magnesami kwadrupolowymi i sekstupolowymi, których zadaniem jest silne ogniskowanie wiązki elektronów. Wielofunkcyjne elektromagnesy wchodzące w skład pojedynczego DBA zostały zintegrowane w jednym bloku żelaza. To innowacyjne rozwiązanie technologiczne pozwala uzyskać wiązkę o bardzo niskiej emitancji przy stosunkowo małych rozmiarach urządzenia.
Synchrotron SOLARIS rozpoczyna funkcjonowanie z dwoma liniami badawczymi. Pierwsza wyposażona jest w dwie stacje badawcze: fotoemisyjny mikroskop elektronowy (PEEM) oraz uniwersalną stację do badania widm absorpcji rentgenowskiej (XAS). Druga umożliwi prowa-dzenie badań techniką kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronów (ARPES).
Docelowo na hali krakowskiego akceleratora znajdzie się kilkanaście linii eksperymentalnych. Łącznie będą wyposażone w około dwadzieścia stanowisk pomiarowych. Badania będą prowadzone przez całą dobę siedem dni w tygodniu, równocześnie przy wszystkich stanowiskach. Synchrotron SOLARIS będzie dostępny dla wszystkich zainteresowanych grup badawczych z Polski oraz z zagranicy. Przydzielaniem czasu badawczego zajmie się zespół niezależnych ekspertów, który będzie oceniał aplikacje na zasadach konkursowych.
Synchrotron SOLARIS zostanie udostępniony użytkownikom w 2017 roku. Obecnie Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego oferuje studentom kierunków związanych z fizyką, a także elektroniką, informatyką, automatyką i instalacjami HVAC, możliwość odbycia praktyk zawodowych. Centrum zachęca również do kontaktu osoby zainteresowane tematyką synchrotronu jako motywem przewodnim pracy magisterskiej lub doktorskiej.
Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS działa przy Uniwersytecie Jagiellońskim. Zlokalizowane jest na terenie Kampusu 600-lecia Odnowienia UJ, w południo-wej części Krakowa.
Parametry synchrotronu SOLARIS
Energia
Prąd
Obwód
Główna częstotliwość
Maksymalna liczba paczek elektronowych
Emitancja horyzontalna (bez UW)
Sprzężenie
Dostrojenie Qx, Qy
Naturalna chromatyczność ξx, ξy
Skorygowana chromatyczność ξx, ξy
Rozmiar wiązki (centrum sekcji prostej) σx, σy
Rozmiar wiązki (centrum dipola) σx, σy
Liczba sekcji prostych dla UW
Kompakcja pędu
Całkowity czas życia elektronów
1,5 GeV
500 mA
96 m
99,91 MHz
32
6 nm rad
1%
11,22; 3,15
-22,96; -17,14
+1, +1
184 μm, 13 μm
44 μm, 30 μm
10
3,055 x 10-3
13 h
-------------------------
Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS
Uniwersytet Jagielloński
ul. Czerwone Maki 98, 30-392 Krakow
www.synchrotron.pl
Narodowe Centrum Badań Jądrowych jest jednym z największych instytutów naukowych w Polsce, dysponującym m.in. jedynym w Polsce jądrowym reaktorem badawczym Maria. Zatrudniamy ponad 1000 fizyków, inżynierów i pracowników pomocniczych. Nasza kadra naukowa to ok. 70 profesorów i doktorów habilitowanych i ponad 120 doktorów.
Jako inwestycja strategiczna dla rozwoju nauki synchrotron SOLARIS został umieszczony na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Badawczej.
NCBJ prowadzi studia doktoranckie w zakresie fizyki cząstek elementarnych, fizyki promieniowania kosmicznego, kosmologii i astrofizyki, fizyki jądrowej, fizyki i technologii plazmy, fizyki ciała stałego i badań materiałowych. NCBJ wiele uwagi poświęca popularyzacji wiedzy i prezentuje bogatą ofertę edukacyjną dla uczniów, nauczycieli i studentów oraz ofertę szkoleniową dla gospodarki, służb publicznych i samorządowych.
NCBJ jest operatorem jądrowego reaktora badawczego MARIA o maksymalnej mocy termicznej 30 MW i gęstości strumienia neutronów wewnątrz rdzenia 4*1014 cm-2*s-1.
MARIA jest reaktorem doświadczalno-produkcyjnym obecnie przeznaczonym do:
Przy kanałach poziomych reaktora MARIA na hali fizycznej znajduje się 7 przyrządów (wymienionych w załączonej tabeli) wykorzystujących wiązki neutronów termicznych w badaniach struktur krystalicznych, nanometrycznych i makroskopowych (radiografia neutronowa) oraz fononów i magnonów. Gęstość strumienia neutronów na stoliku próbki wynosi ok. 106 cm-2s-1, a przekrój poprzeczny wiązki neutronów to ok. 4 cm × 4 cm.
Tabela. Przyrządy zainstalowane na hali fizycznej reaktora MARIA
Kanał |
Nr |
Przyrząd |
H3 |
1 |
dyfraktometr niskokątowego rozpraszania neutronów |
2 |
dyfraktometr neutronów M |
|
H4 |
3 |
dwukryształowy dyfraktometr niskokątowego rozpraszania neutronów |
H5 |
4 |
dyfraktometr neutronów P |
H6 |
5 |
trójosiowy spektrometr neutronów 1 |
H7 |
6 |
trójosiowy spektrometr neutronów 2 |
H8 |
7 |
stanowisko radiografii neutronowej i gamma |
Dokładniejsze informacje o zainstalowanych przy reaktorze MARIA przyrządach podano w załączonej broszurze
Aktualnie w NCBJ prowadzone są przygotowania do przyjęcia dyfraktometrów neutronów termicznych z reaktora BerII Helmholtz Zentrum Berlin.
Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie w ramach Centrum Cyklotronowego Bronowice (CCB) dysponuje obecnie dwoma cyklotronami: starszym AIC-144 i nowym Proteus-235.
Cyklotron izochroniczny AIC-144 przyspiesza wiązkę protonów do maksymalnej energii 60 MeV, co odpowiada zasięgowi penetracji w tkance równemu 3 cm, czyli +/- tyle co średnica gałki ocznej. Był więc wykorzystywany do terapii guzów usytuowanych na siatkówce. Obecnie jest stopniowo zamykany, a terapię oka prowadzi się na stanowisku przy Proteusie 235.
Izochroniczny Cyklotron Proteus-235 wraz z degraderem i selektorem energii, wyprodukowany przez belgijską firmę Ion Beam Application został zainstalowany w Instytucie Fizyki Jądrowej im. H.Niewodniczńskiego PAN w 2012 roku. Przyspiesza protony do energii maksymalnej 230 MeV, wykorzystując klasycznie wytworzone pole magnetyczne. Dostarcza wiązkę protonów o energii od 70 MeV do 230 MeV i natężeniu prądu wiązki od 0.5 nA do 500 nA.
W hali eksperymentalnej operuje się wiązką horyzontalną, a system optyki magnetycznej umożliwia regulację rozmiarów wiązki. Do dyspozycji jest też stanowisko do napromieniania horyzontalną wiązką protonów o energiach w zakresie 0-70 Me. Stanowisko to ma możliwość napromieniowania z wykorzystaniem tzw. Rozszerzonego Piku Braga (Spread Out Bragg Peak, SOBP). Moc dawki: od 0.01 do 1Gy/s. Dla przygotowania próbek biologicznych (materiał zwierzęcy i ludzki) można skorzystać z dwóch pokojów laboratoryjnych.
Dostępne jest też stanowisko do radioterpii nowotworów gałki ocznej oraz dwa stanowiska gantry pozwalające na napromienianie guza o dowolnej lokalizacji w organizmie pacjenta wiązką o energii od 0 do 230 MeV. Używana jest wiązka skanująca o rozmiarze ?=2.7 mm lub ?=4 mm skierowana pod wybranym kątem w zakresie od 0 do 360o.
Na wiązce z cyklotronu Proteus-235 działa układ HEKTOR do detekcji kwantów gamma o wysokich energiach oraz układ KRATTA (Kraków Triple Telescope Array ) do detekcji lekkich cząstek naładowanych . Oba układy zbudowano w IFJ PAN.
Laboratorium Cyklotronowe Instytutu zostało jedną z 10 Europejskich instytucji, które otrzymały status Transnational Access Facility w ramach projektu ENSAR2 HORISON2020.
Połączony układ detektorów HEKTOR i KRATTA w hali eksperymentalnej CCB.
W oparciu o współpracę z Uniwersytetem Jagiellońskim i Uniwersytetem Śląskim na CCB zainstalowano detektor BINA.
Więcej na stronie: http://www.ifj.edu.pl/
Europejska Organizacja Badań Jądrowych - CERN jest międzyrządową, naukową organizacją krajów europejskich. Prowadzi badania podstawowych składników materii, z której składa się Wszechświat oraz ich własności. Podstawowym narzędziem badawczym jest LHC - największy, zbudowany dotychczas przez człowieka akcelerator cząstek. Pozwala on tworzyć i badać materię, która wypełniała Wszechświat, gdy jego wiek wynosił zaledwie drobny ułamek sekundy.
CERN powstał w 1954 r. Zrealizowany został projekt grona wybitnych uczonych europejskich utworzenia międzynarodowego laboratorium, w którym uczeni z krajów jeszcze niedawno sobie wrogich będą prowadzić wspólnie badania dotyczące najbardziej nowoczesnej dziedziny fizyki. Laboratorium miało ponadto stanowić miejsce prowadzenia badań na najwyższym poziomie, atrakcyjne dla fizyków i inżynierów europejskich wówczas chętnie podejmujących pracę badawczą w Stanach Zjednoczonych.
W tym czasie Europa była podzielona politycznie na dwie części. Kierownictwo CERN-u uważało, że jego misją jest również nawiązywanie współpracy naukowej ponad tym podziałem. Realizacja tej misji zaczęła się od Polski, gdzie ograniczenia podróżowania za granicę były w końcu lat pięćdziesiątych łagodniejsze niż w innych krajach strefy radzieckiej. Dyrekcja CERN zaoferowała znanym polskim wybitnym profesorom fizyki stypendia dla młodych fizyków wysyłanych przez nich na staż do CERN-u. Kolejnym krokiem przyjaznym Polsce ze strony dyrekcji CERN była propozycja członkostwa Polski w tej organizacji. Na to jednak nie zgodził się Związek Radziecki. Jednakże Polska uzyskała wówczas status Członka Obserwatora jako jedyny kraj ze strefy wpływów Związku Radzieckiego
Na pełne członkostwo Polska czekała do 1991 r. kiedy została przyjęta jako pierwszy członek CERN z byłego obszaru dominacji Związku Radzieckiego. CERN był pierwszą zachodnią organizacją międzynarodową, która po zmianach politycznych w Europie przyjęła Polskę do grona swych członków.
CERN jest wysoko ceniony za swoją działalność na rzecz współpracy między narodami i regionami świata. Odwiedzały go wybitne osobistości. W 1982 r. miała miejsce wizyta Jego Świątobliwości Jana Pawła II. CERN odwiedzili także Dalaj Lama oraz wybitny fizyk radziecki, twórca bomby wodorowej, a później znany obrońca praw człowieka, laureat Pokojowej Nagrody Nobla Andrej Sacharow. Zdarzały się także wizyty głów państw i premierów rządów.
Naukowy CERN jest obecnie największym światowym laboratorium w dziedzinie fizyki cząstek; które liczy ok. 11000 zarejestrowanych użytkowników z blisko stu krajów całego świata oraz zatrudnia ok. 2900 fizyków, inżynierów, techników i specjalistów innych dziedzin. Polskich użytkowników CERN-u jest ok. 270, zatrudnionych na etatach jest obecnie 60 Polaków, a około stu osób to różnego rodzaju stypendyści i studenci z Polski.
W ostatnich latach w eksperymentach przeprowadzanych w CERN (w tym w czterech wielkich eksperymentach przy akceleratorze LHC) bierze udział ponad połowa polskich fizyków pracujących w doświadczalnej fizyce cząstek, a publikacje z udziałem polskich autorów, wynikające z badań prowadzonych w CERN, stanowią większość publikacji w dziedzinie fizyki i astrofizyki cząstek.
Polscy naukowcy są widoczni w CERN: prof. Agnieszka Zalewska przewodniczyła Radzie CERN do końca 2015r, prof. E. Rondio jest członkiem Biura Dyrekcji CERN, dr Andrzej Siemko jest kierownikiem ważnej grupy inżynieryjnej, a dr Tadeusz Kurtyka pełni funkcję "ambasadora" CERN w kontaktach z nienależącymi do CERN krajami Europy wschodniej, Rosją i krajami Azji Środkowej. Profesor M. Gaździcki jest rzecznikiem eksperymentu NA61, a prof. K. Meissner współrzecznikiem eksperymentu OSQAR. W ubiegłych latach prof. R.Sosnowski był z-cą przewodniczącego Rady CERN, a prof. M. Turala dyrektorem jednego z oddziałów CERN; profesorowie. A. K. Wróblewski, K. Rybicki i A. Zalewska byli, a prof. K. Redlich jest obecnie członkiem SPC czyli Rady Polityki Naukowej (składającej się z 16-tu wybitnych fizykow z całego świata); profesorowie H. Białkowska, J. Nassalski, S. Pokorski, M. Turała i A. Zalewska byli, a J. Dobaczewski i M. Różańska są członkami tematycznych komitetów naukowych CERN; szereg osób uczestniczyło i nadal uczestniczy w rożnych ciałach kierowniczych eksperymentów, przede wszystkim przy LHC; prof. A. Zalewska była członkiem 10-osobowego komitetu d/s wyboru obecnego dyrektora CERN oraz przewodniczyła 6-osobowemu panelowi SPC d/s przyszłości europejskiej fizyki neutrin. Profesorowie E. Rondio i A.F. Żarnecki byli członkami Grupy Przygotowawczej ds. Europejskiej Strategii dla Fizyki Cząstek. Obecnie polskimi delegatami do Rady CERN jest prof. J. Królikowski i ze strony MNiSW pan Dariusz Drewniak.
Polityczny "CERN - mała Europa", był i jest modelem dobrej współpracy międzynarodowej. Obecnie o przyjęcie do CERN starają się nowe kraje europejskie: Cypr, Serbia i Słowenia, a z krajów pozaeuropejskich Izrael. Prowadzone są rozmowy w sprawie statusu kraju stowarzyszonego z Brazylią, Chinami, Japonią, Indiami, Kanadą, Koreą, Pakistanem, Rosją i Turcją.
Edukacyjny CERN prowadzi specjalne programy edukacyjne dla studentów i młodych naukowców w dziedzinach nauk stosowanych, które obejmują kilkumiesięczne studia letnie, staże dyplomowe i studia doktoranckie. Aktualnie na stażach dyplomowych i doktoranckich przebywa około 50 polskich stażystów, a każdego roku latem jest 3-4 polskich studentów - przede wszystkim fizyki.
Od wielu lat CERN prowadzi szkolenia dla nauczycieli fizyki, przy czym od czterech lat tygodniowe kursy w językach ojczystych. W 14 kursach zorganizowanych w latach 2007 - 2012 uczestniczyło łącznie ok. 500 polskich nauczycieli fizyki. Dla uczestników kursów organizowane też są warsztaty w kraju.. Opiekę nad programem dla polskich nauczycieli sprawuje dr Andrzej Siemko.
Prowadzone są Coroczne Międzynarodowe Warsztaty Fizyki Cząstek dla uczniów szkół średnich, w których uczestniczy ponad 4000 uczniów z całego świata, w tym z Polski.
Nowe technologie: Wymagania stawiane przez badania prowadzone w CERN są bardzo wysokie, co zmusza do korzystania z bardzo zaawansowanych technologii. CERN jest więc "centrum doskonałości" nie tylko w fizyce cząstek elementarnych, ale również w wielu naukach stosowanych, np. w mechanice, informatyce, elektronice i nadprzewodnictwie.
Spektakularnym przykładem technologii o szerokim znaczeniu jest sieć WWW opracowana w CERN i udostępniona społeczności światowej. Innym, nowoczesnym rozwiązaniem, pozwalającym na wykorzystanie rozproszonych zasobów komputerowych, jest technologia "gridowa" rozwinięta w ostatnich latach głównie przez fizyków cząstek, która znajduje zastosowanie także w kilkudziesięciu innych dziedzinach, jak np. nauki o ziemi, astrofizyka, fizyka plazmy, bio-medycyna, genetyka, chemia czy farmakologia.
Inne przykłady to: technika akceleracji, w której CERN jest instytucją wiodącą, a która znajduje zastosowanie w medycynie, w badaniach materiałowych i przy produkcji izotopów oraz konstrukcja rozmaitego typu detektorów - polskie doświadczenia z CERN już są przydatne w rozwoju lokalnej infrastruktury, jak np. wrocławska Agencja Transferu Technologii TECHTRA.
Komercyjny Ok. 30% budżetu CERN jest przeznaczane na materiały, sprzęt i usługi zewnętrzne - część zamówień CERN-u realizowana jest w Polsce. i tzw."współczynnik zwrotu" w ostatnich latach przedstawia się dla nas korzystnie. Podobnie jest z wydatkami z budżetów poszczególnych eksperymentów. Przykładowo, polski wkład finansowy do eksperymentu ATLAS wynosił ok. 1.000.000 CHF, a sprzęt zamówiony w Polsce kosztował ATLAS ok. 1.400.000 CHF, z kolei dominującą część orurowania eksperymentu CMS wykonała polska firma.
Polskie instytucje związane z fizyką jądrową i fizyką cząstek świadczą usługi na rzecz CERN i eksperymentów realizowanych w CERN. W uruchomieniu i modernizacji akceleratora LHC uczestniczyło z Polski w ciągu kilku lat ponad 100 techników i inżynierów. Prace te odbywały się na koszt CERN, a ponadto płacone były rekompensaty dla instytucji delegujących.
Popularyzatorski Osiągnięcia CERN mają niebagatelny wpływ na zrozumienie roli nauki we współczesnym świecie - znaczącą rolę odegrało tu uruchomienie unikalnego akceleratora LHC - skłania to młodych ludzi do zainteresowania się naukami ścisłymi.CERN przygotował wystawę, która przewożona jest z kraju do kraju, ciesząc się wielką popularnością. W Polsce wystawa gościła już kilkukrotnie i za każdym razem zwiedzało ją ok. 20 tys. uczniów, studentów i innych zainteresowanych. Z inicjatywy naukowców z Politechniki Warszawskiej, z pomocą Polaków pracujących w CERN, powstała też bardzo atrakcyjna, polska wystawa poświecona LHC, która gościła nie tylko w dużych ośrodkach akademickich, jak Warszawa czy Kraków, ale cieszyła się wielkim zainteresowaniem w mniejszych ośrodkach, jak Rzeszów czy Siedlce. Niewątpliwie przyczynia się to do podniesienia kultury naukowej polskiego społeczeństwa.
listopad 2010, ostatnia aktualizacja: luty 2016
-------------------------
Informacja o autorach notatki: Prof. Ryszard Sosnowski (Ryszard.Sosnowski@fuw.edu.pl) był naukowym przedstawicielem Polski w Radzie CERN w latach 1991-2004.
Prof. Agnieszka Zalewska (Agnieszka.Zalewska@ifj.edu.pl) pełniła tę rolę od 2010 roku, a od początku 2013 roku piastuje funkcję Przewodniczącej Rady CERN.
Wykorzystane zostały informacje od dr Pawła Brückmana de Renstrom, prof. Macieja Chorowskiego, dr Andrzeja Siemki, prof. Ewy Rondio i prof. Michała Turały.