Polacy uczestniczą w budowie największego lasera w Europie

28,8 mln euro to polski wkład w powstanie największego lasera w Europie - XFEL. Trzy grupy naukowców z Polski uczestniczą w międzynarodowym projekcie. O projekcie XFEL mówiono podczas wykładu inaugurującego rok akademicki na Politechnice Wrocławskiej.

O laserze swobodnych elektronów XFEL (X-ray Free Elektron Laser), a także o znaczeniu wielkiej infrastruktury badawczej dla rozwoju dzisiejszych technologii i nauki mówił dyrektor zarządzający projektem XFEL prof. Massimo Altarelli. W swoim wystąpieniu podkreślił zaangażowanie polskich grup naukowców, którzy odpowiadają za elementy krytyczne całej instalacji.

Jak poinformował rzecznik Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Marek Sieczkowski, polski udział w budowie jednej z największych wielkich infrastruktur badawczych na świecie jest możliwy dzięki wzorowej współpracy pomiędzy krajowymi uczelniami wyższymi i instytutami badawczymi. To właśnie dzięki wymianie doświadczeń naukowców Politechniki Wrocławskiej oraz Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) we Wrocławskim Parku Technologicznym powstał kriostat - zaawansowane technologicznie urządzenie kriogeniczne ważące 5 ton, mierzące 4,5 metra wysokości i 1 metr średnicy.

Służy ono do testowania nadprzewodzących rezonatorów napędzających laser XFEL. Naukowcy i technicy z Wrocławia wykonali również linię kriogeniczną. Specjalną instalacją o długości 16. metrów, umieszczoną na moście o wysokości 8 metrów, popłynie hel o temperaturze 2 Kelwinów (minus 271 stopni Celsjusza), niezbędny do przeprowadzenia badań kluczowych elementów lasera XFEL – rezonatorów nadprzewodzących do przyspieszacza elektronów.

„Dzięki współpracy z NCBJ opracowaliśmy zaawansowane technologie kriogeniczne, które mogą być z powodzeniem wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu oraz w innych dużych laboratoriach badawczych" –. podkreśla prof. Maciej Chorowski, inicjator zaangażowania się Politechniki Wrocławskiej w budowę kriostatów dla XFEL.

W budowę XFEL zaangażowani są również badacze z Krakowa. Przekazali już oni specjalistyczne oprogramowanie do francuskiego ośrodka naukowego CEA Saclay, gdzie przebadane w ośrodku badawczym DESY w Hamburgu pojedyncze elementy będą montowane w moduły (o długości 1. metrów każdy) i wysyłane z powrotem do Niemiec w celu końcowych pomiarów. Dopiero po ich pomyślnym przebadaniu przez krakowskich specjalistów zostaną wprowadzone pod ziemię, gdzie 116 z nich, ustawione jeden za drugim, stanowić będą część przyspieszającą lasera. Z kolei w Narodowym Centrum Badań Jądrowych wykonywanych jest dla XFEL między innymi ponad 1,6 tys. specjalnych anten, ponad 800 dekoderów oraz ponad 100 absorberów mocy służących eliminacji szumów pola elektromagnetycznego wzbudzanego w rezonatorach lasera. Ponadto specjaliści z NCBJ biorą udział w pracach nad systemem sterowania akceleratora.

„Należy podkreślić, że polski wkład, głównie rzeczowy - 28,8 miliona euro - w budowę jednej z wielkich infrastruktur badawczych oznacza, że Polska będzie współwłaścicielem nie tylko samego urządzenia, ale także całej wiedzy, która powstała w trakcie jego konstruowania –. podkreśla prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor NCBJ – Powierzenie nam wykonania ważnych elementów lasera świadczy o ogromnym zaufaniu międzynarodowego środowiska do realizowanych w Polsce prac. To bezcenne doświadczenie w zakresie budowy poszczególnych elementów, dostęp do unikalnego know-how, które daje możliwość nie tylko kształcenia polskich kadr czy wykorzystania potencjału naszego przemysłu ale przede wszystkim owocuje podniesieniem kompetencji i rangi Polski na arenie międzynarodowej. Mamy głęboką nadzieję, że wykorzystamy otwierające się przed nami szanse przy budowie POLFELa, polskiego lasera na swobodnych elektronach, który będzie ważnym uzupełniającym narzędziem dla budowanego już XFELa. Czekamy na decyzję o dofinansowaniu krajowego
projektu”.

Powstający w Niemczech laser na swobodnych elektronach buduje od 200. roku grupa 12 europejskich państw, w tym Polski. Projekt XFEL będzie kosztował ok. 1,1 miliarda euro. W 2015 roku planuje się zakończenie budowy wszystkich obiektów i rozpoczęcie badań. Urządzenie będzie generowało dziesiątki tysięcy razy na sekundę ultrakrótkie impulsy światła laserowego, o natężeniu miliardy razy przewyższającym intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego.

Dzięki niemu naukowcy będą mogli np. obrazować szczegółową strukturę wirusów (opracowanie 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.