Polskie akcenty w CERN

Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN to ośrodek naukowo-badawczy położony w Genewie na granicy Szwajcarii i Francji. Najważniejszym i najbardziej zaawansowanym technologicznie urządzeniem pracującym w tym instytucie jest Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Został on skonstruowany na planie torusa, a jego obwód wynosi 2. kilometrów. Cała konstrukcja leży od 50 do 175 m pod ziemią i jest największym urządzeniem badawczym na świecie.

Jednym z zadań LHC jest dostarczenie odpowiedzi na pytania dotyczące otaczającego nas świata i prawidłowości nim rządzących. Za jego pośrednictwem naukowcy starają się m.in. odkryć dodatkowe wymiary przestrzenne oraz tzw. cząstkę Higgsa, która dała początek wszelkiej materii. W tym celu, w warunkach laboratoryjnych, przeprowadzane są kontrolowane kolizje przeciwbieżnych wiązek protonów o energii maksymalnej sięgającej 7 teraelektronowoltów (TeV). W wyniku zderzeń protonów rozpędzonych do prędkości nieznacznie tylko niższych od prędkości światła, naukowcy odtwarzają warunki jakie panowały we Wszechświecie w pierwszych miliardowych częściach sekundy po Wielkim Wybuchu.

Możemy się spodziewać, że Wielki Zderzacz Hadronów pozwoli lepiej poznać i zrozumieć rządzące przyrodą prawa fizyczne oraz przyczyni się do syntezy dotychczasowej wiedzy. Jednocześnie mamy świadomość, że sam moment powstania Wszechświata nigdy nie zostanie odtworzony w laboratorium, ze względu na niemożność uzyskania koniecznych do tego gęstości energii - twierdzi profesor dr hab. inż. Maciej Chorowski, Dziekan Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej.

CERN powstał w 195. roku, lecz Polska, ze względów politycznych, nie od razu stała się członkiem tej organizacji. Przez 27 lat (1964-1991), jako jedyne państwo z bloku wschodniego, posiadała status obserwatora i uczestniczyła w badaniach instytutu. Było to możliwe dzięki międzynarodowym kontaktom profesorów Mariana Danysza z Ośrodka Warszawskiego i Mariana Mięsowicza z Krakowa. Pełnoprawnym członkiem Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych Polska stała się dopiero w 1991 roku.

Na przestrzeni lat rola i liczba polskich pracowników CERN sukcesywnie wzrastała. Obecnie w instytucie pracuje około 20. Polaków, którzy bezpośrednio uczestniczą w pracach badawczych, konserwatorskich oraz technicznych związanych z działaniem Wielkiego Zderzacza Hadronów. Polscy fizycy są autorami lub współautorami jednej dziesiątej prac dotyczących badań prowadzonych w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych.

Wiele spośród rozwiązań technologicznych zastosowanych w CERN powstaje poza instytutem i jest wybierana na drodze przetargu. Jednym z polskich urządzeń wspomagającym pracę akceleratora jest „buncher”. - urządzenie stworzone w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku, które w przyszłości będzie odgrywało istotną rolę na pierwszym etapie rozpędzania cząstek w akceleratorze LHC. Buncher kształtem przypomina walec o średnicy 60 cm i wysokości 30 cm. Wewnątrz urządzenia drga pole elektromagnetyczne, analogiczne do tego wykorzystywanego w kuchenkach mikrofalowych. Zastosowanie pola magnetycznego pozwala na przyspieszenie znajdujących się w nim protonów oraz na zgrupowanie ich w paczki (ang. bunch).

Drgania pola elektrycznego zachodzą jednak w obu kierunkach, co oznacza, że w jednej fazie cząstki byłyby przyspieszane, ale w następnej zostałyby spowolnione. Paczki pozwalają wstrzelić się precyzyjnie w te miejsca, gdzie pole pomaga w rozpędzaniu protonów - wyjaśnia dr Paweł Krawczyk, dyrektor Zakładu Aparatury Jądrowej IPJ, w którym powstał buncher.

Kolejnym sukcesem polskich specjalistów jest budowa kluczowego elementu jednego z detektorów („Tryger”), który jest częścią detektora CMS (Compact Mion Solenoid - Zwarty Solenoid Mionowy), stworzonego przede wszystkim do obserwacji cząstek zwanych mionami. To oczywiście nie jedyne polskie rozwiązania, które trafiły do organizacji.

Najnowszym i największym spośród wszystkich wdrożeń przeprowadzonych przez polskie firmy w CERN jest dostawa do instytutu badawczego w Genewie 113. serwerów marki Actina Solar. Wyprodukowane przez firmę ACTION serwery funkcjonują w ramach potężnej infrastruktury informatycznej Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych. W ogromnych serwerowniach CERN nieprzerwanie pracuje niemal 7 tysięcy urządzeń tego typu. Polskie serwery obliczeniowe analizują, przetwarzają i zapisują ogrom informacji powstających w wyniku każdego z eksperymentów. Szacuje się, że w momencie największego natężenia zderzeń, w ciągu sekundy dochodzi do 600 milionów kolizji protonów, co generuje kolosalną, liczoną w petabajtach (biliardach bajtów) ilość danych na sekundę.

Polscy naukowcy odnoszą sukcesy na całym świecie, ich odkrycia zmieniają oblicze nauki. Zagraniczne koncerny, szukając talentów, coraz częściej rekrutują właśnie w Polsce. W największej na świecie instytucji badawczej - CERN - pracuje obecnie ponad 200 polskich naukowców. Polacy tworzą najwyższej klasy zaawansowane rozwiązania technologiczne, jak choćby urządzenia wspierające pracę Wielkiego Zderzacza Hadronów.