Laserul cel mai puternic din lume în construcţie la Măgurele

Laserul cel mai puternic din lume

în construcţie la Măgurele

Acad. prof. NICOLAE ZAMFIR director general Institutului de Fizică şi Inginerie Nucleară – „Horia Hulubei“

De-a lungul ultimilor ani mi s-a întâmplat să aud de multe ori diverse anunţuri privind dezvoltarea unui laser de mari performanţe la Măgurele, apoi emisiuni TV, interviuri, să primesc felicitări de la cei care ştiind că lucrez acolo aflaseră despre evoluţia problemei sub aspectul semnării acordurilor de finanţare – fără îndoială pentru mine un motiv de sinceră mulţumire, ca pentru orice realizare ce se petrece în ţară, şi mai ales acolo unde ţi-ai desfăşurat întreaga activitate profesională peste 40 de ani.

Îmi este plăcut să am prilejul de a depăna chiar doar în forul interior, aduceri aminte despre devenirea profesională, a mea, a celor cu care am colaborat şi la fel a celor foarte mulţi colegi sau doar cunoscuţi de pe Platforma Măgurele. Iată un nou prilej de a destăinui cititorului din tainele acestui onorant creuzet ştiinţific, care este Platforma Măgurele, constituită dintr-un mănunchi de institute de cercetare ştiinţifică în domeniul fizicii în România.

Începuturile laserului în România s-au petrecut cu mai bine de 50 de ani în urmă când la Institutul de Fizică Atomică, fondat în 1956 de prof. Horia Hulubei se organiza sub conducerea prof. Ion Agârbiceanu laboratorul „Metode optice în fizica nucleară” la început cercetând structuri spectrale hiperfine, apoi România devenind a patra ţară în care s-a obţinut efect laser, în octombrie 1962 emisia la 628 nm a laserului cu He-Ne. De atunci s-a obţinut efect laser la diverse lungimi de undă, laserul cu bioxid de carbon cu emisie în infraroşu la 10,6 μm, cu argon la 514 nm, cu vapori de cupru la 578 nm, etc. realizându-se diverse tipuri de laser după necesităţile aplicaţiilor. Laserul cu bioxid de carbon a stat la baza construcţiei bisturiului cu laser utilizat anii 1984 la Spitalul Gh. Marinescu în microneurochirurgie de acad. prof. Leon Dănăilă, care a făcut primele operaţii de îndepărtare a tumorilor intracraniene şi a şi transmis într-o carte experienţa domniei sale în acest domeniu de pionierat.

În domeniul cercetărilor nucleare, în 1956, s-a construit primul reactor nuclear în afara Uniunii Sovietice, un ciclotron şi un betatron, apoi România a fost singura ţară din sud estul Europei care a construit un pilot şi apoi o uzină de apă grea de cea mai înaltă calitate, pe baza experienţei cercetătorilor din şcoala de la Cluj, în domeniul separărilor izotopice. Ulterior s-a construit ciclotronul Tandem, în 1974, Centrul de Producere a Izotopilor radioactivi pentru medicină, „Centrul de Prelucrare a deşeurilor nucleare”, în 2000 IRASM – Iradiator industrial cu destinaţii multiple. România este a doua ţară după Polonia privind numărul mare de tineri cercetători, care se formează anual. Sunt doar câteva repere pentru cititori în ideea de a-şi forma o părere referitor la experienţa României în domeniul cercetărilor în optică şi fizica nucleară, care explică importanta investiţie din fonduri europene de 400 milioane de euro.

Facilitatea http://www.eli-np.ro/ro în construcţie actualmente „ELI-NP Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics” în dezvoltare de HACHICO DESIGN şi Proiect Bucureşti constă din laserul propriu zis cu performaţe unice cu mediu activ solid, în regim pulsat asigură nivele de putere de ordinul pettawatt-ului. (1PW=1015 W adică un bilion de milioane de W). O asemenea putere se poate obţine când pulsul laser este de foarte mare energie într-o fracţiune de secundă. Se vorbeşte de asemenea despre fracţiuni de secundă de ordinul pico 10-12s şi femtosecunde 10-15s şi attosecundă este 10−18d intr-o secundă. Pentru comparaţie o attosecundă este ceea ce înseamnă o secundă la cam 3.7 bilioane de ani. Nu este vorba numai de construcţia unui laser, fie acesta de performanţe extraordinare , întreaga lucrare înseamnă şi alte accesorii legate de sursele de alimentare, de instrumentele de măsură, control de investigare a fenomenelor fizice care se produc la interacţia fasciculului laser cu materia, de tehnica de calcul pentru evaluarea fenomenelor produse şi nu mai puţin de spaţiile de studiu, de cercetare a fondului documentar , de organizare a seminariilor şi a conferinţelor şi nu în ultimul rând asigurarea condiţiilor de trai pentru cercetători şi familiile lor.

Macheta „ELI-NP Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics”

Acestea sunt de fapt adevărate parcuri sau centre de cercetare-dezvoltare.

De o investiţie din partea Comunităţii Europene vor beneficia, în egală măsură, şi Ungaria pentru expertiza sa în domeniul attosecundelor în Centrul de cercetări de la Szeged, iar Cehia se va ocupa de laserul cu solid, de diverse subsisteme şi de structura de fascicul cu rată mare de repetiţie. Îmi e plăcut să-mi amintesc despre colegii de la Szeged care, la conferinţa organizată de institutul în care lucram, organiza prima „Conferinţă şi Şcoală Internaţională în domeniul Laserilor şi Aplicaţiilor” la Bucureşti, în anul 1982, ocazie ca la Măgurele să se fi reunit pentru întâia dată cercetători din vest şi din fostul spaţiu al Uniunii Sovietice – cunoscuţi doar din literatura ştiinţifică, iar nu faţă în faţă şi aceasta fiind posibil datorită unei relaţii profesionale între profesorul Ursu Ioan şi academicianul Alexander Mihailovici Prohorov – laureat al Premiului Nobel pentru fizică în 1964 pentru contribuţii în domeniul laserilor.

Actualmente la Institutul Naţional de Fizica Laserilor, Plasmei şi Radiaţiilor s-a construit un Centru de Tehnologii Avansate cu Laseri (CETAL) în care funcţionează un laser cu o performaţă inferioară, de 1 PW, care, însă, permite iniţierea unor cercetări posibil de realizat când va fi achiziţionată facilitatea cu performanţe superioare.

Obiectivele specifice ale proiectului

– Construirea unui spaţiu pentru infrastructura achiziţionată care să ofere condiţii optime de desfăşurare a activităţilor de cercetare-dezvoltare în domeniul fotonicii, cât şi a activităţilor de specializare şi perfecţionare a tinerilor specialişti. Acest obiectiv presupune îndeplinirea standardelor moderne de construcţii- montaj, dotarea necesară de informatică şi protecţia muncii, precum şi spaţii moderne pentru conferinţe, documentare şi seminarii;

– Achiziţionarea de echipamente de ultimă generaţie, la standarde internaţionale, cu accesoriile şi software corespunzătoare.

– Punerea în funcţiune a instalaţiilor achiziţionate, darea în exploatare, recepţie;

– Pregătirea, specializarea cadrelor de cercetare în vederea manipulării şi exploatării echipamentelor.

– Diseminarea posibilităţilor oferite de infrastructura realizată, atât pe plan naţional cât şi internaţional, pentru stimularea interesului comunităţilor ştiinţifice în derularea de parteneriate şi proiecte comune.

Posibile aplicaţii ale laserului de ordinul PW-ului: surse de razeX dirijate prin pulsuri laser ultrascurte, accelerare de particule cu ajutorul laserului, aplicaţii în domeniul ştiinţei, materialelor, biomedicinei, moleculei, plasma şi fizica marilor densităţi de energie, fizica exotică şi teoria câmpurilor ultra înalte de mare putere, laserii în pulsuri ultrascurte oferă importante posibilităţi fizicii fundamentale. Scopul activităţii de cercetare constă în explorarea teoretică şi experimentală a regimurilor ultra-relativiste (peste 1023 W/cm2) a interacţiei laser materie, numită fizica exotică.

Managerul general al acestui proiect este Acad. prof. Nicolae Zamfir, director al Institutului de Fizică şi Inginerie Nucleară – „Horia Hulubei“. „Cercetătorii au avansat propuneri de experimente de fotofisiune, de producere a particulelor accelerate de protoni și ioni cu ajutorul laserului, de electrodinamică cuantică, de pozitroni” a menţionat într-un interviu Profesorul Nicolae Zamfir.

Imagine de pe șantier, ianuarie 2015

Oamenii de știință care au gândit aceste propuneri de experimente sunt „cercetători de la ELI-NP si cercetători din 30 de ţări cu interes în acest domeniu şi care participă la planificarea propriilor experimente. Cei care au propus aceste experimente sunt cercetători care au fost angajaţi în ultimii 2 ani la ELI, aproximativ 60 de persoane. Cei mai mulţi sunt români care vin din străinătate, profesori universitari, cercetători, chiar și ingineri care aveau propriile firme în SUA şi Canada şi care au ales să se întoarcă în ţara lor să lucreze la acest proiect. O treime dintre angajaţi sunt cetăţeni străini, din Bulgaria, Polonia, Italia, Franţa, Germania, Japonia, India, China şi SUA”, a mai adăugat menagerul general al ELI-NP. Nu în ultimul rând această facilitate va oferi ocazia dezvoltării cercetărilor în domeniul medicinii, al tratării tumorilor canceroase cu mare precizie, evitând afectarea ţesutului adiacent neafectat, fasciculul focalizat oferind aceleaşi funcţiuni precum un bisturiu convenţional fără efectele agresive ale acestuia din urmă. În 19 februarie 2015, cu ocazia încheierii unei etape în derularea proiectului, preşedintele României Klaus Iohannis – profesor de fizică, a vizitat şantierul de la Măgurele primind informaţii de specialitate de la Managerul general acad. Nicolae Zamfir. În permanenţă etapele de desfăşurare a lucrărilor sunt urmărite de board-ul internaţional care şi aprobă ulterioarele finanţări pe baza recepţiilor succesive. Aparatura achiziţionată este în probe la producător definitivânduse succesiunea experimentelor propuse şi acceptate de bord-ul ştiinţific pe baza TDR (Technical Design Reports). Se apreciază finalizarea lucrărilor pentru anul 2018, momentan existând unele întârzieri legate de probleme de avize locale.

Nu pot să închei fără a mărturisi satisfacţia de a mă gândi cât de mulţi, dintre tinerii mei foşti colegi vor lucra în acest nou spaţiu de cercetare, alături de specialişti de mare anvergură, de pretutindeni din lume, care vin cu experienţa lor să verifice teorii, să propună noi experimente, ocazie extraordinară pentru progresul ştiinţei, în interesul umanităţii. Este o şansă unică şi îndrăznesc să afirm că România o merită pentru acei mulţi ani în care cercetarea ştiinţifică în ţară era departe de a fi cunoscută şi mai ales recunoscută de publicul larg, aceea magie extraordinară care înseamnă a lucra în spaţiul creaţiei ştiinţifice cu multă trudă, ore de nesomn şi frământări în găsirea explicaţiilor a dezvăluirii tainelor fenomenelor fizice, care este posibilă când timpul nu se măsoară cu secunde, minute, ore sau ani, ci unitatea de măsură este pasiunea. Să dorim succes şi grabnică finalitate acestui proiect deosebit de important!

dr. CLEMENTINA TIMUŞ, fizician

Contents