Cheile de la Măgurele pentru porțile Universului

O vizită pe platforma științifică de la Măgurele este, de fapt, o călătorie fabuloasă prin lumea oamenilor de știință. Dar o vizită la „ELI-NP“, deja celebrul super-laser românesc de acolo, este, practic, o vizită în viitor. Un viitor nu prea îndepărtat, în care acest proiect științific excepțional va deveni un fel de „Mecca“, unde savanții din toată lumea vor veni să studieze unele dintre cele mai ascunse taine ale Universului.

Sigla „ELI-NP“ este o prescurtare a numelui complet al proiectului internațional „Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics“. În acest moment, ,,super-laserul“ de la Măgurele se află în etapa de montare și probare a unei aparaturi extrem de sofisticate, cum nu mai există alta în lume. Operațiunile complexe se vor încheia în cursul anului 2019, iar după acest an vor începe să apară și primele rezultate, deja așteptate de comunitatea științifică din lumea întreagă.

„Mulți chemați, puțini aleși“

Strict cronologic vorbind, bazele proiectului „ELI-NP“ au fost puse în anul 2005, la iniţiativa unor personalități care alcătuiesc ceea ce am putea numi „comunitatea europeană a cercetătorilor laserişti“. De fapt, „Laserul de la Măgurele“ este doar una dintre cele trei componente ale unui vast proiect internațional. Începând cu anul 2009 și continuând în 2010, la nivelul Comisiei Europene au fost analizate propunerile avansate de circa 40 de laboratoare științifice din 13 ţări. Proiectele câștigătoare au fost cele prezentate de România, Cehia şi Ungaria. Fără TVA, proiectul din România costă 293 de milioane de euro. Iar cu TVA, 356 milioane. Un procentaj important din această sumă (circa 85%) este alocat de Comisia Europeană, iar restul de către statul român. Trei au fost motivele pentru care țara noastră a fost aleasă pentru a găzdui super-laserul de la Măgurele. Primul a fost că la Măgurele există deja o vastă tradiție tehnico-ştiinţifică ce însumează peste 60 de ani. Alt motiv este că acolo există o veritabilă „pepinieră“ de instituţii de cercetare în acest domeniu: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică şi Inginerie Nucleară (IFIN-HH), Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Laserelor, Plasmei şi Radiaţiei (INFLPR), Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INFM), Institutul de Optoelectronică (INOE), Institutul Național de Fizica Pământului (INFP) şi Facultatea de Fizică a Universităţii Bucureşti. Al treilea motiv a fost tot unul de natură istorică: la începutul anilor ’60, România a fost cea de-a patra ţară din lume care a realizat un laser, iar asta s-a întâmplat chiar la Institutul de Fizică Atomică de la Măgurele.

„ELI-NP”, start către misterele lumii

O lume fabuloasă

Lumea prin care se „mișcă“ zi de zi cercetătorii implicați în realizarea componentei românești a proiectului „ELI-NP“ este o lume stranie, în care spațiul și timpul se măsoară în fracțiuni cu nume ciudate, care marchează milionimi de miliardimi din unitățile de măsură cu care suntem obișnuiți. Iar procesele fizice dezvoltă puteri de neimaginat, care, la nivel subatomic, pot fi echivalate cu o parte consistentă din puterea soarelui. Astfel se face că, lucrând la un nivel științific atât de complex și avansat, este foarte posibil ca realizatorii viitoarelor experimente de aici să poată fi răsplătiți chiar și cu Premiul Nobel. Adevărul este că denumirea „laserul de la Măgurele“ nu este chiar corectă: iar asta, pentru că laserul de mare putere de acolo este compus, de fapt, din două sisteme laser (numite de către specialiști „brațe“) cu pulsuri ultrascurte, cărora li se adaugă un fascicul de raze gamma – cel mai puternic din lume. Primele piese ale celui mai mare și mai sofisticat laser au ajuns la Măgurele pe 22 august 2016. Ele au fost fabricate în diverse institute de specialitate din toată lumea, din SUA și diverse state europene până în Japonia. Însuși acest fapt este un veritabil miracol: construite prin toate colțurile lumii, ele se potrivesc perfect atunci când sunt asamblate. Iar asta, în condițiile în care grosimea unui fir de păr constituie o abatere imensă, de neacceptat într-un domeniu în care micronul este deja o unitate de măsură de-a dreptul imensă. Odată fabricate, componentele respective sunt asamblate în Franța – de specialiștii firmei Thales Optronic SA, care are și o filială în țara noastră: SC Thales System România. În schimb, fasciculul de radiații gamma de mare intensitate este construit doar de institute din Europa: „European Consortium EuroGammaS“ și Universitatea „La Sapienza“ din Roma, „CNRS“, „ALSYOM“ și „ACP Systems S.A.S.U.“, toate din Franța, precum și „ScandiNova Systems“ din Suedia.

Veniți din toată lumea

În acest moment, la Măgurele lucrează circa 150 de cercetători. Dar până în 2018, când asamblarea super-laserului se va încheia, iar cercetătorii vor putea începe experimentele, la proiectul ELI-NP din România vor lucra în jur de 250 de oameni de ştiinţă. O bună parte din ei sunt cercetători străini veniți din toate colțurile lumii, din țări UE precum Italia, Polonia, Franța, Bulgaria, dar și din țări non-UE: Japonia, Vietnam, China, India, Indonezia, Rusia, ba chiar și din Algeria. Toți aceștia sunt cercetători știinţifici „junior“ și „senior“, masteranzi, doctoranzi și asistenţi postdoctorali de cercetare. Lor li se vor adăuga o serie de angajați în zona de suport, fizicieni, ingineri și tehnicieni de diverse specializări. În afara cercetătorilor străini, proiectul „ELI-NP“ implică și mulți cercetători români care, după o carieră strălucită în marile centre universitare din străinătate, au ales să revină în țară special pentru a se implica în acest proiect unic.

Dan Gabriel Ghiță, Director Tehnic

Teorie, dar… și practică

Cei care ne-au ghidat prin labirintul teoretic al acestei lumi spectaculoase au fost dr. Dan Gabriel Ghiță, directorul tehnic al proiectului, și dr. Dan Stutman, șeful Departamentului de experimente cu laser la „ELI-NP“. Încă de la început, gazdele ne-au precizat că „ELI-NP“ va fi unul dintre programele de cercetare de anvergură în acest domeniu. Cei doi oameni de știință au mai precizat că activitatea „ELI‑NP“ de la Măgurele se va concretiza în două aspecte distincte: cercetarea fundamentală, dublată de cercetarea aplicativă. În ceea ce privește studiile fundamentale de fizică, acestea se vor concretiza într-o serie de domenii științifice care nu au mai fost abordate până acum. Spre exemplu, interacțiunea cu materia unor fluxuri de lumină ori de radiație gamma de mare energie. Probabil că, la un moment dat, se vor putea realiza și ciocniri între particule de mare energie, ceva similar cu ceea ce se realizează acum în imensul accelerator al CERN. Iar dacă asemenea experimente se vor dovedi posibile, nu este exclus ca știința mondială să renunțe la construirea unor coloși, precum cel de la CERN, iar cercetările de fizică fundamentală să se poată face cu aparatură similară celei puse la punct prin programul „ELI-NP“. O altă aplicație, de astă dată cu „bătaie“ foarte lungă, este cea prin care se vor simula structura și efectele unor fluxuri de radiație similare celor din spațiul cosmic. Scopul acestui experiment va fi cercetarea modului în care se comportă materialele din care sunt construite navele cosmice și stațiile spațiale supuse bombardamentului cu acest tip de radiații. Iar astfel de studii sunt indispensabile unor călătorii cosmice de lungă durată, cum ar fi o viitoare expediție cosmică spre planeta Marte. Tot în acest context, privitor la aplicațiile cercetărilor din cadrul proiectului „ELI-NP“, presa a anunțat, la un moment dat, că laserul de la Măgurele va putea fi utilizat în tratarea cancerului. Ba chiar și în reciclarea deșeurilor nucleare. Opinie sancționată clar de către unul dintre cercetătorii de acolo: „Ei, doar nu vă închipuiți că ne vom preschimba într-un spital de oncologie! În schimb, da, lucrăm la un prototip mai eficient al unei surse de radiație care va putea fi orientată mai precis, exact asupra celulelor afectate de această cumplită maladie. Iar în ceea ce privește tratarea deșeurilor radioactive, da, preluăm câteva miligrame, iar după ce punem la punct metoda respectivă de tratare, la fel ca în primul caz, o dăm în execuția unor firme specializate în acest domeniu. Iar după aceea… este exact treaba lor să realizeze acele dispozitive în producție de serie“.

„Laser, frate…!“

Celebra reclamă cu „Ăla negru care respira greu“ are o replică la fel de celebră: „Și ăla micu’ apasă pe o lanternă și… ce să vezi: Laser, frate!“. Bineînțeles că întrebarea privind posibilitatea ca laserul să poată fi utilizat în domeniul militar a venit de la sine. Iar curiozitatea în privința acestei posibilități m-a îndemnat să-l întreb pe dr. Stutman dacă laserul de la Măgurele ar putea fi utilizat și într-un asemenea domeniu. Răspunsul a venit sec: „Dacă voiam arme, rămâneam în SUA“. Un răspuns elegant la o întrebare nesăbuită: în toată lumea, aplicațiile militare se derulează sub cel mai strict secret. Iar dincolo de asta nu mai este nimic de spus și de comentat pentru publicul larg.

Dr. Dan Stutman

Umor „Star Trek“

Dr. Dan Gabriel Ghiță și dr. Dan Stutman au fost, în cursul întâlnirii noastre, deosebit de riguroși, comunicându-ne, în puține cuvinte, maximul de informații ce au considerat că ne-ar putea fi accesibile. Dar, dincolo de această conciziune specifică lor, chiar și savanții sunt oameni vii, care au și un tip anume de umor. În cursul documentării am aflat că, în această lume care dă piept cu marile mistere ale Universului, mai ales printre tinerii specialiști, circulă chiar și bancuri. Iar unul dintre acestea se referă la ,,un protonucleotid care se întâlnește într-un spațiu ne-euclidian cu o radiație monoizotropică și-i zice…“. La dracu’, n-am priceput ce-i zice, că n-am studii de specialitate. Dar un lucru tot am înțeles: pe acolo, ca să te apuci să spui bancuri, trebuie să ai la bază un doctorat în științe fundamentale. Iar ca să-l pricepi… minimum un masterat, în ceva din același domeniu. Tot acolo, în incinta fostei IFA, există și o clădire al cărei acoperiș, preschimbat într-un bazin umplut cu apă și prevăzut cu tot soiul de senzori, era, de fapt, un instrument de cercetare a radiațiilor cosmice. Un instrument care avea, desigur, și un nume științific, omologat de specialiști. Specialiști care, în cadru privat, l-au botezat „Ciorbatronul“.

Ziduri groase la graniţa dintre universuri

Citadela uriașilor

Cel care ne-a ghidat prin labirintul edificiului care va adăposti „super-laserul de la Măgurele“ a fost cercetătorul Silviu Zaluschi. Iar ceea ce am avut ocazia să vedem acolo este cu adevărat impresionant. Întinsă pe o suprafață de peste 20.000 de metri pătrați, această clădire stranie pare a fi, mai curând, o citadelă construită de uriașii din povești. Iar privită din interior, pare un adăpost antiatomic. Bineînțeles că nu este nici una, nici alta. Groși de circa doi metri, pereții sunt turnați dintr-un beton special, care asigură protecția antiradiații. Dar masivitatea lor este doar ceea ce se vede cu ochiul liber. În măruntaiele edificiului există subansamble ale căror precizie și complexitate sunt de neimaginat și probabil niciodată atinse în alte construcții de dimensiuni similare.

Partea cea mai importantă a întregului edificiu este sala laserelor, care include şi sala ce va adăposti echipamentul sursei de radiație gamma. Este o incintă uriașă – de 40×70 metri. Podeaua vizibilă, de culoare verzuie, este doar „parterul“ pe care vor circula cercetătorii și pe care se va monta doar aparatura auxiliară. Laserul propriu-zis va fi montat sub această falsă podea, pe o fundație din beton groasă de circa 1,5 metri. Perfect orizontală, întreaga incintă cu o suprafață de circa 2.800 de metri pătrați este așezată pe aproximativ 1.000 de arcuri uriașe care compun un sistem de amortizare deosebit de sofisticat. Acesta asigură mișcarea simultană și identică a tuturor punctelor platformei. Iar acest lucru este deosebit de important: toată aparatura amplasată de-a lungul fluxului laser trebuie să fie perfect aliniată, aliniere care, la acest grad de protecție, nu va fi influențată nici măcar de un cutremur de 8 grade Richter.

Silviu Zaluschi ne-a relatat că incintele experimentale, de unde se va trage cu laserul, precum şi cele care vor conține echipamentul gamma, vor fi izolate cu uşi masive de radioprotecţie, groase de 2 metri, cu o greutate de circa 120 de tone. Una dintre acestea a fost deja montată și este cu adevărat uriașă. Ca aspect, seamănă cu o imensă ușă blindată din tezaurul unei bănci. Dar ea este cu mult mai mult decât atât: asigură o etanșeitate perfectă și, în același timp, realizează și cea mai eficientă protecțieantiradiație.

Peste tot, în toate laboratoarele, este o curățenie perfectă. În incintă se va intra la fel ca într-o clinică de chirurgie: echipat în halate speciale și încălțăminte de protecție, cu părul strâns și capul acoperit. Aerul din încăperi este circulat şi împrospătat prin filtre speciale, care mențin o presiune un pic mai mare decât cea de afară, iar asta, cu un scop clar: astfel, din exterior nu poate pătrunde niciun fel de impuritate. În unele dintre laboratoare există așa-zisele „camere curate“. De fapt, este vorba despre camere extrem de curate, în interiorul cărora numărul particulelor de praf este controlat de aparate speciale. Iar asta, dintr-un motiv extrem de important: în timpul funcționării laserului, un banal fir de praf depus pe vreuna dintre lentilele și oglinzile perfect șlefuite poate să distrugă un întreg sistem opto-electronic.

Tot acolo există și două săli experimentale cu totul deosebite: fiecare dintre ele adăpostește câte o incintă vidată, de 4x4x2 metri, unde presiunea va fi de o miliardime de atmosferă, un vid aproape ca acela din spațiul cosmic.

Bineînțeles că niciun cercetător nu va pătrunde acolo: peste tot există senzori speciali ultrasensibili, care culeg datele obținute în cursul experimentelor. Atunci când vor începe „tragerile“ cu laserul ori cu fluxurile de raze gamma, informațiile oferite de aceștia vor fi prelucrate și analizate de calculatoare superperformante.

În întregul complex științific este asigurată temperatura ambientală cu apă ce își ia temperatura de la o adâncime de peste 120 de metri, printr-un complex compus din 1.070 de puţuri geotermale, săpate pe terenul din jurul construcţiilor. În mod surprinzător, chiar și acestea sunt o premieră mondială: este unul dintre cele mai mari câmpuri de foraje geotermice din lume.

În cursul discuției, unul dintre cercetători a sintetizat, în câteva cuvinte, ceea ce se va petrece la Măgurele: „Batem la ușa unui colț al Universului, unde nimeni nu a mai ajuns până acum“.

Ne-am încheiat vizita la Măgurele cu un sentiment cu totul deosebit: în cele câteva ore petrecute acolo, cu siguranță că am avut ocazia de a discuta cu vreunul dintre viitorii laureați ai Premiului Nobel pentru Fizică.

Sala Laserelor – locul unde va bate „inima” întregului complex ştiinţific de la Măgurele

Tradiție științifică

Primul laser funcțional din lume a fost construit în anul 1960, de către savantul Theodore Maiman. Primul laser conceput în România a fost construit în 1962, de către un colectiv de specialiști condus de prof. dr. Ion I. Agârbiceanu. A fost o realizare de excepție, în urma căreia România a devenit, la acea vreme, cea de-a patra țară din lume capabilă de o asemenea performanță științifică. Atunci, primul laser românesc a fost, practic, o invenție într-un domeniu aflat încă la începuturile sale. Era un laser cu heliu-argon care emitea radiație în spectrul infraroșu. Laserul inventat de prof. Agârbiceanu a fost brevetat și s-a bucurat de aprecierea fizicienilor din toată lumea. Ulterior, în 1963, savantul român a fost ales membru corespondent al Academiei Române. Totodată, el a fost reprezentantul României în câteva dintre cele mai prestigioase instituții științifice internaționale, precum „International Union of Pure and Applied Physics“ sau „European Group for Atomic Spectroscopy“. Prof. Ion I. Agârbiceanu a fost şi membru al Grupului Permanent de lucru pentru Fizică Spaţială din Moscova.

Metode revoluționare de cercetare

Utilizarea fasciculelor laser de foarte mare intensitate și a fasciculelor gamma extrem de puternice va conduce la realizarea unor progrese majore în domeniul fizicii nucleare:
– Investigarea interacțiunilor dintre fluxurile laser și materie, în scopul obținerii unor fascicule de protoni și ioni grei, accelerate cu ajutorul laserului.
– Fluxurile laser de mare intensitate vor permite studiul practic al unor fenomene fizice descrise, deocamdată, doar teoretic.
– Se vor obține informații extrem de importante pentru astrofizică și alte domenii legate de structura Universului.
– Cu ajutorul super-laserului se vor găsi noi metode de identificare, de la distanță, a unor materiale nucleare, care vor fi aplicate în domeniul securității naționale: scanarea automată și de la distanță a containerelor de transport.
– Metode noi de producere a radioizotopilor utilizați în medicină.
– Noi studii de fizică fundamentală, bazate pe utilizarea simultană a fasciculelor laser și gamma de mare intensitate.

Recomanda