Revista >> Decembrie 2010 [Nr. 131] >> Cercetare

Prin conectarea la cele mai mari infrastructuri europene de cercetare, fizica românească se afirmă în elita fizicii mondiale

Alexandru Batali

16 Decembrie 2010

Prof. univ. dr. Nicolae Victor Zamfir,
Director General IFIN-HH

Einstein considera criza drept cea mai binecuvântată situaţie care poate apărea pentru ţări şi pentru persoane, întrucât atrage după sine progrese. În perioada crizei se nasc invenţiile, descoperirile şi marile strategii, afirma cunoscutul fizician. În 2010, fizica românească a reuşit să transpună această filosofie în zona concretului, prin câştigarea unei poziţii strategice în cadrul celor mai semnificative proiecte şi infrastructuri europene de cercetare: CERN, FAIR, ELI. Coordonatorul acestui proces de impunere a fizicii româneşti în elita fizicii mondiale este Institutul Naţional de Fizică şi Inginerie Nucleară Horia Hulubei (IFIN-HH). Directorul general al Institutului, prof. univ. dr. Nicolae Victor Zamfir, ne-a vorbit despre stadiul actual de dezvoltare al acestor parteneriate cheie, despre impactul şi perspectivele generate de aceste construcţii.

ELI NUCLEAR PHYSICS, unul dintre cei 4 piloni ai proiectului Extreme Light Infrastructure (ELI), va fi cea mai complexă infrastructură de cercetare din România, ce urmează să fie construită la Măgurele în perioada 2011-2015. Care au fost cei mai importanţi paşi realizaţi în 2010 pentru consolidarea poziţiei pe care ţara noastră şi fizica românească o vor avea în cadrul acestui proiect?

ELI – Extreme Light Infrastructure – este unul dintre cele mai importante proiecte europene pentru o mare infrastructură de cercetare. Este vorba de laseri de foarte mare putere care interacţionează cu materia. În urma acestei interacţii apar fenomene care până acum nu au mai fost realizate în laboratoare. Unul dintre ele este apariţia unor particule accelerate la energii enorme. Particule accelerate - protoni, neutroni, radiaţie gamma, electroni – toate acestea înseamnă fizică nucleară. Deci, una dintre direcţiile acestei mari infrastructuri europene este fizica nucleară. Şi pilonul, partea de fizică nucleară a ELI, se va construi la Bucureşti, la Măgurele, în vecinătatea Institutului de Fizică şi Inginerie Nucleară Horia Hulubei. Sigur, a fost ales acest loc pentru că este unul dintre locurile din Europa cu cea mai vastă expertiză în domeniul fizicii nucleare. Având alături Institutul de Laseri – Institutul Naţional de Fizica Laserilor, Plasmei şi Radiaţei – un institut cu mare istorie în domeniul laserilor, cu experienţă, cu importante colaborări internaţionale. Deci faptul că, în decembrie 2009, Consiliul Competitivităţii al UE a ales Bucureşti-Măgurele drept loc al construcţiei pilonului de fizică nucleară al ELI, ELI-Nuclear Physics, este un rezultat natural al faptului că aici există experţi de prestigiu în amândouă domeniile, al laserilor şi al fizicii nucleare.

Mai mult însă, comunitatea europeană a fizicienilor a propus în discuţiile ştiinţifice din primele luni ale anului 2010 ca tot aici să se afle şi cel mai intens fascicul de radiaţie gamma (o alta componentă a „luminii“ extreme) din lume - de sute de mii de ori mai intens decât orice alt fascicul existent în acest moment. Acest lucru va permite ca pilonul ELI-NP să fie unic în lume şi să se constituie într-un laborator de anvergură în ştiinţa mondială. Experimentele propuse de comunitatea ştiinţifică europeană şi mondială şi cuprinse în Cartea Alba (White Book) (www.eli-np.ro) vor fi organizate pe mai multe planuri. Unul dintre ele este determinat de faptul că fizica nucleară furnizează instrumentele şi metodele de diagnoză a fenomenelor care apar la interacţia radiaţiei laser de mare putere cu materia. Şi apar fenomene extrem de interesante, fenomene nebănuite până acum. Sigur că fizica nucleară, prin tehnicile şi metodicele sale, poate să facă această diagnoză şi să se poată astfel valida diversele modele pe care le concep fizicienii pentru studiul acestei interacţii. Deci primul plan este cel al fizicii nucleare ca instrument pentru diagnosticarea noilor fenomene.

Un alt plan este cel al experimentelor de frontieră, experimente care nu s-au mai putut face până acum sau lucruri pe care fizicienii nu s-au gândit până acum că ar putea să le atingă.

Şi, nu în ultimul rând, extrem de important, sunt aplicaţiile pe care le poate genera interacţia cu materia a unei radiaţii laser de o asemenea intensitate. Faptul că acest laser generează particule care se apropie ca energie şi caracteristici de cele accelerate în accleratoare clasice, face ca fizicienii să fie încrezători că această metodă va înlocui la un moment dat aceste acceleratoare. Că, în zece ani sau în douăzeci de ani, un accelerator sau particule care rezultă azi din accelerarea într-un tunel cu o circumferinţă de aproape 30 km, cum este cel de la CERN, să se poată realiza într-o instalaţie care să încapă într-o cameră. Şi costul va scădea, cu siguranţă, pentru că, pe măsură ce se dezvoltă tehnologia în domeniul laserilor, preţul va scădea.
Ceea ce nu se prea poate întâmpla la acceleratoarele clasice, unde tot trebuie să sapi tunele, să construieşti magneţi enormi... Şansa ca un accelerator cu laseri să aibă preţul foarte mic este însă mult mai mare! Şi, având aceste particule accelerate, se pot face aplicaţii, cum este proton-terapia, care acum nu pot fi realizate decât în laboratoarele mari. Nu orice loc, orice clinică, orice ţară, îşi pot permite să aibă un accelerator de 100 de milioane de Euro pentru a trata cancerul cu fascicule de ioni acceleraţi. Dar când preţul acceleratorului cu laser scade la o valoare acceptabilă, unul-două milioane, atunci clinicile importante îşi vor putea permite acest lucru şi aceasta metodă se poate generaliza. Apoi, este mult discutata problemă a deşeurilor radioactive. Fizicienii nuclearişti au propus o metodă de tratare cu fascicule de protoni acceleraţi, însă acceleratoarele clasice sunt extrem de scumpe, încât, cu toată importanţa socio-economică a rezolvării acestei probleme, nicio societate nu îşi poate permite investiţiile necesare! Din nou, un accelerator laser poate reprezenta soluţia.

Şi mai există şi alte aplicaţii: gammagrafia „cantitativă“, de exemplu, folosirea fasciculelor gamma intense pentru a „radiografia“ cantitativ containere cu materiale nucleare şi a determina compoziţia elementală şi izotopică a acestora. Sau efectele radiaţiilor nucleare - gamma, protoni, electroni de mare energie, asupra diverselor materiale anorganice sau organice. Şi lista poate continua.

Faptul că această mare infrastructură europeană se construieşte în România deschide perspective largi pentru viitoarele generaţii de fizicieni, de oameni de ştiinţă, de tehnicieni, de ingineri, pentru companiile româneşti. Sunt metode noi, pe care le vom dezvolta şi care, în viitor, se vor putea găsi şi la noi, nu numai în statele dezvoltate de astăzi. Studiul de Fezabilitate şi aplicaţia pentru Fonduri Structurale au fost finalizate în septembrie 2010, iar în luna decembrie Guvernul României a aprobat proiectul în întregime. Perspectivele sunt deci foarte largi şi sperăm să începem efectiv construcţia în 2011, pentru ca în 2015 să avem la Măgurele prima lumină extremă a celui mai puternic laser şi a celui mai performant fascicul gamma din lume.

Machetă ELI NUCLEAR PHYSICS - Măgurele

România a semnat recent documentele de înfiinţare a FAIR, una dintre cele mai mari platforme de cercetare occidentale, unde investiţiile, prin comparaţie cu ELI, vor fi de aproape patru ori mai mari. Ce oportunităţi se deschid, prin participarea la acest proiect, pentru comunităţile ştiinţifice şi de afaceri din România?

În Europa, politica europeană este, desigur, să se dezvolte impetuos ştiinţa şi tehnologia. Ca un factor de împingere a societăţii înainte. Există foarte multe proiecte europene, mulţi oameni de ştiinţă au venit cu idei, s-a constituit la nivel european aşa zisa listă ESFRI – European Strategy for Research Infrastructures. Unul dintre marile proiecte de pe această listă este proiectul FAIR – Facility for Antiproton and Ion Research. Este un proiect pentru un accelerator în domeniul cercetărilor de fizică nucleară, care s-ar vrea să fie la nivelul fizicii nucleare ceea ce este CERN-ul la nivelul fizicii particulelor elementare. Iniţiativa a aparţinut Germaniei, care a reuşit să coaguleze în mod coerent întreaga comunitate de fizică nucleară din Europa, şi nu numai, pentru realizarea acestui proiect. Există 12 ţări care vor participa, alături de Germania, la realizarea acestei mari infrastructuri, a cărei construcţie s-a inaugurat în toamna acestui an. România este una dintre ele. Noi participăm la patru direcţii de cercetare de la FAIR: structura nucleară şi astrofizica (colaborarea NUSTAR), studiul materiei hadronice (aşa-numitul experiment CBM), a treia direcţie este PANDA – experimentul cu antiprotoni - şi, în fine, fizica atomică din cadrul experimentului SPARK. La toate aceste experimente contribuie peste 100 de cercetători români. Construcţia va dura, probabil, 5-6 ani. Costul este de aproximativ 1,5 miliarde de Euro, iar România va participa cu 1%, ca ţară fondatoare. Contribuţia va fi atât în domeniul realizării la noi de dispozitive şi componente pentru experimente, care apoi se vor „muta“ la Darmstadt, acolo unde va fi locul noului accelerator, şi chiar cu părţi ale acestuia. Sperăm deci ca în anii 2020 să fim co-proprietari ai unui mare laborator internaţional.

Deşi colaborările cu CERN, Organizaţia Europeană pentru Cercetări Nucleare, există încă de la înfiinţarea sa, România a aderat la prestigioasa organizaţie de abia la începutul acestui an. Pentru IFIN-HH şi fizicienii români, care sunt semnificaţiile acestei apartenenţe, principalele beneficii, noile obiective?

Istoria participării României la CERN coincide practic cu istoria CERN-ului. Dacă în anii comunismului fizicienii români participau la CERN pe rute ocolitoare, să spunem, mai ales prin Institutul Unificat de Cercetări Nucleare de la Dubna, neavând posibilitatea să meargă în Vest, la Geneva, după 1990 situaţia s-a schimbat, bineînţeles. Au avut posibilitatea să participe direct la experimentele de la CERN. Cercetătorii români participă la trei dintre cele patru mari experimente – ALICE, ATLAS şi LHCb – şi, începând din 2006, la un al cincilea mare experiment: Grid Computing. Introducerea participării României la CERN pe o poziţie prioritară în actualul program de guvernare al ţării şi aprobarea în Parlament a aderării României la laboratorul ştiinţific de cea mai mare anvergură din lume înseamnă intrarea noastră în normalitate. România se află din acest an în perioada de monitorizare de cinci ani, la sfârşitul acestei perioade urmând să primim şi noi statutul de ”ţară membru CERN”.
Apartenenţa României la CERN ca ţară membru înseamnă includerea noastră în Liga Campionilor, evident, atâta vreme cât performanţele noastre şi îndeplinirea condiţiilor necesare vor fi pe măsură!