Proces uruchomienia European-XFEL rozpoczęty!

W czwartek 6.10.2016, w ośrodku badawczym DESY w Hamburgu rozpoczęto proces uruchamiania lasera na swobodnych elektronach European-XFEL. W budowie tej najnowszej wielkiej instalacji badawczej w Europie (projekt o wartości 1,2 mld euro) brali udział Polacy. Jako pierwsi z ośmiu udziałowców wywiązali się ze swoich zobowiązań. Właśnie o tym sukcesie wspomniał dr Piotr Dardziński, Wiceminister MNiSW, na oficjalnej uroczystości.   

W czwartek 06.10.2016, w ośrodku badawczym DESY w Hamburgu uroczyście zainaugurowano proces uruchamiania Europejskiego Ośrodka Badań Laserem na Swobodnych Elektronach European XFEL (X-ray Free Electron Laser). W podziemnych tunelach o łącznej długości 5,8 kilometra zainstalowana jest już specjalistyczna aparatura – część „akceleratorowa”, umożliwiająca przyspieszanie elektronów oraz część „optyczna” – umożliwiająca uformowanie wiązek spójnego promieniowania rentgenowskiego oraz stanowiska do eksperymentów naukowych. Rozruch takiego giganta jest procesem czasochłonnym; pierwszą wiązkę planuje się uzyskać już za niecały rok.

European XFEL przewyższa konwencjonalne lasery jasnością i krótkim czasem trwania impulsu oraz możliwością strojenia w szerokim zakresie długości fali. Zakres ten obejmuje długości od milimetrów (tzw. promieniowanie THz – terahercowe) aż do nanometrów (miliardowych części metra). Jest to szczególnie istotne dla doświadczeń wymagających dużej liczby całkowitej uczestniczących fotonów. Takimi są np. doświadczenia nad zjawiskami o niskim prawdopodobieństwie zachodzenia albo przeprowadzanych dla rozrzedzonych próbek (np. w eksperymentach z roztworami lub z materiałem biologicznym). Z drugiej strony, jest to także pożądane dla zastosowań technologicznych związanych np. z naświetlaniem i modyfikowaniem powierzchni, gdzie duża moc średnia oznacza wysoką wydajność urządzenia.

European XFEL będzie generowało 27 tysięcy razy na sekundę ultrakrótkie impulsy światła laserowego o natężeniu miliardy razy przewyższającym intensywność wizek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego. Dzięki temu naukowcy będą mogli np. obrazować szczegółową strukturę wirusów, co pomóc ma w opracowaniu 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.  

Polska, jako jeden z ośmiu udziałowców European XFEL, od początku brała udział w budowie poszczególnych części urządzenia jak i infrastruktury niezbędnej do jego uruchomienia. Wszystkie prace trzech grup badawczych z Krakowa, Wrocławia i Warszawy koordynowało Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ).

Bardzo dziękuję naszym grupom badawczym za ich ogrom pracy jaki włożyły w budowę i uruchomienie tak zaawansowanej technologicznie infrastruktury badawczej jaką jest European XFEL – podkreślił dr Piotr Dardziński, Wiceminister MNiSW – Nabywane w ten sposób nowe, unikatowe kompetencje decydują o rosnącej przewadze konkurencyjnej na rynku polskich jednostek naukowych jak i poszczególnych przedsiębiorstw. To doskonały przykład na rozwój gospodarczy naszego kraju poprzez realizację największych wyzwań naukowych XXI wieku.  Pierwsze prace realizowane przez Politechnikę Wrocławską, Wrocławski Park Technologiczny i firmę Kriosystem S A. zakończone zostały już w 2012 roku poprzez oddanie do użytkowania linii kriogenicznej do transportu ciekłego helu w stanie nadkrytycznym wraz z dwoma kriostatami niezbędnymi do testowania kluczowych komponentów akceleratora (niobowych rezonatorów nadprzewodzących). Ich wartość wyniosła 2 115 000 euro (w cenach z 2005 roku).

Kolejne prace wykonywane przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN z Krakowa obejmowały wykonanie testów 816 nadprzewodzących rezonatorów 1,3 GHz oraz 100 kriomodułów dla akceleratora elektronów XFEL o wartości 11 685 097 euro (w cenach z 2005 roku), jak i przeprowadzenie testów 100 nadprzewodzących magnesów ogniskujących i sterujących wiązką wraz z zestawami przewodów prądowych o wartości 1 082 510 euro (w cenach z 2005 roku). NCBJ (jeszcze jako IPJ Świerk) zaprojektował oraz wyprodukował, testował i dostarczył do DESY 1 648 sprzęgaczy wyższych (parazytycznych) modów pola wysokiej częstotliwości (w. cz.) do nadprzewodzących rezonatorów akceleratora elektronów XFEL, 824 anten diagnostycznych pola w.cz. z liniami zewnętrznymi oraz 108 absorberów propagujących wyższych modów pola w.cz. o łącznej wartości 3 507 700 euro (w cenach z 2005 roku). Ponadto, w ramach ostatniej z realizowanych obecnie umów NCBJ ma dostarczyć do wiosny 2017 roku 200 modułów w 100 kasetach do układów sterowania w obszarze lini optycznych oraz stanowisk badawczych European XFEL o łącznej waści 741000 euro (w cenach z 2005 roku). Łączna wartości polskiego wkładu wyniosła 26 536 060 euro (w cenach z 2005 roku), w tym w tym rzeczowego w kwocie 19 131 857 euro (w cenach z 2005 roku), a gotówkowego w kwocie 7 404 203 euro (w cenach z 2005 roku). To nie koniec prac. Wkrótce przy urządzeniu będą pracować także nasi naukowcy, którzy w grupach międzynarodowych będą poszukiwać nowych wynalazków. Polska, dzięki zaangażowaniu w budowę lasera jak i jego dalsze użytkowanie, będzie współwłaścicielem wszystkim opracowywanych tam rozwiązań.

Na mocy podpisanej w lipcu tego roku umowy pomiędzy Polską a stroną niemiecką kontynuujemy współpracę przy tym unikatowym w skali światowej przedsięwzięciu – mówi prof. Krzysztof Kurek, dyrektor NCBJ – Podczas gdy inżynierowie wykonali już swoje zadania, to wkrótce prace z wykorzystaniem Europen XFEL rozpoczną naukowcy. Potwierdzeniem ogromnego zainteresowania krajowych badaczy jest sukces zorganizowanego w kwietniu spotkania w Świerku. Mamy nadzieję, że wkrótce staną się oni autorami najnowocześniejszych osiągnięć naukowych w skali światowej.

European XFEL laser DESY