Publicat

12

iunie

2013

19:25

12098

vizualizări

VINERI ÎNCEPE CONSTRUCŢIA LASERULUI DE LA MĂGURELE. Cum va arăta cel mai mare proiect de cercetare din Europa: „Va fi un CERN al laserelor”

VINERI ÎNCEPE CONSTRUCŢIA LASERULUI DE LA MĂGURELE. Cum va arăta cel mai mare proiect de cercetare din Europa: „Va fi un CERN al laserelor”

La doar 4 kilometri de Bucureşti, înconjurat de o pădure densă, cu o rază de 800 de metri, alături de învechitele clădiri ale Institutului Naţional de Fizică şi Inginerie Nucleară „Horia Hulubei” de pe platforma Măgurele, se va ridica cel mai mare centru de cercetare ştiinţifică din istoria României. Vineri începe oficial construcţia pilonului românesc al infrastructurii europene „Extreme Light” (Lumină Extremă), care va rivaliza, din 2017, când va fi complet operaţional, cu marile centre de cercetare din lume. Parcul ştiinţific de la Măgurele va fi pentru domeniul laserelor ceea ce CERN-ul de la Geneva este pentru domeniul particulelor elementare: un deschizător de drumuri, unde se vor putea dezvolta tehnologii înalte cum nici autorii de SF nu au imaginat, în scrierile lor.

„Este cea mai mare infrastructură de cercetare care s-a construit vreodată în România. Important este că în România se face cercetare de anvergură. Cercetătorii noştri nu trebuie numai să plece în alte părţi, sperăm să se inverseze fuga creierelor şi să se transforme în revenirea creierelor, iar tinerii să fie atraşi de domeniul ştiinţific, având perspectiva să lucreze la un centru de nivel mondial”, spune dr. Nicolae Zamfir, directorul general al Institutului „Horia Hulubei” şi şeful proiectului ELI-NP (Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics), numele oficial al laserului de la Măgurele.

Importanţa acestei construcţii este uriaşă, nu doar pentru cercetarea din România, ci şi pentru oamenii de ştiinţă din întreaga lume. „Măgurele va deveni un CERN al laserelor. Va fi o circulaţie de cercetători ca în marile centre de cercetare”, povesteşte pentru gândul fizicianul Andrei Dorobanţu, membru al echipei de cercetători care pun bazele ELI în România.

La câţiva paşi de Bucureşti începe însă nu doar o mega-construcţie ştiinţifică, ci se vor sparge barierele fizicii, explică cercetătorii de la Măgurele.

Proiectul clădirii ELI de la Măgurele.

La Bucureşti se întâmplă o chestiune istorică. Nu e vorba de faptul că se construieşte în România cel mai puternic laser din istorie. E o premieră în fizică, pentru că pentru prima oară se va intersecta un fascicul laser cu un fascicul de particule venit de la un accelerator de particule gamma”, spune Andrei Dorobanţu.

Aşa arată terenul pe care se va ridica complexul ELI de la Măgurele.

„Centrul va fi un analog al CERN-ului de la Geneva – CERN este în domeniul particulelor elementare, aici suntem la interacţia dintre radiaţia electromagnetică şi materie. Sigur, este alt subiect, şi anvergura centrului nostru este mai mică decât cea de la CERN, dar domeniul ştiinţific de acoperire va fi unic în lume”, este de acord Nicolae Zamfir cu această comparaţie cu acceleratorul de particule de la Geneva.

Prezentarea proiectului ELI-NP - laserul de la Măgurele.

Cât de mare e cel mai mare laser. Gigantul de la Măgurele

Dacă toţi copiii din România ar face primii paşi în bazele fizicii cu cercetătorul fizician Andrei Dorobanţu, probabil că în scurt timp ar uita că pe lume mai există şi altceva decât protoni, neutroni şi electroni. Vorbeşte cu atâta pasiune despre ce se întâmplă la Măgurele şi ştie să traducă în termeni atât de lumeşti întortocheata fizică, încât în scurt timp ai impresia că lângă Bucureşti ia naştere o structură dintr-un roman SF. Fizicianul râde însă când aude de acest termen: „Eu cred că lucrurile care se discută acum în fizică au depăşit demult SF-ul”.

Pe scurt, construcţia de la Măgurele va arăta astfel, povesteşte Dorobanţu: „La un nivel va fi ELI, cu doi sau trei lasere de câte 10 petawaţi fiecare, care vor emite fascicule ce vor fi adunate la un loc într-unul singur de 30 de petawaţi. La etajul superior va fi un tun gamma, un accelerator de particule gamma – e vorba tot de lumină, de fotoni, dar cu totul alte proprietăţi decât laserul. Suprafaţa fiecărui etaj va fi cât un teren de fotbal. Fasciculele sunt duse în subsol şi acolo sunt ciocnite. Acolo se întâmplă fizica, atunci când cu fasciculul sunt lovite diferite ţinte”.

30 de petawaţi este un termen care nu impresionează foarte multă lume, însă ar trebui. Spre exemplu, consumul de energie de pe întreaga planetă Pământ, în 2008, era de doar 15 terawaţi. Cele mai puternice lasere folosite în mod curent în laboratoare, la nivel mondial, au o putere de ordinul terawaţilor – 1 terawatt are 1 milion de milioane (trilion) de waţi, iar un petawatt are 1.000 de terawaţi.

„Totul a pornit de la un foarte mare fizician francez, Gerard Mourou, revenit în Europa după ce 30 de ani a lucrat în SUA. Când a venit aici, prin 2006, s-a dus şi a bătut la uşa Comisiei Europene şi le-a spus: nu vreţi să vă fac un laser cu puterea de ordinul exawaţilor (1 exawatt are 1.000 de petawaţi şi nu a fost încă construit – n.r)?”, povesteşte fizicianul. Planul cercetătorului francez nu a fost încă total pus în aplicare, însă ELI-NP de la Măgurele este începutul: trei lasere de câte 10 petawaţi, dintr-un total planificat de 10 astfel de laseri.

„Este un laser de foarte mare putere. Ca să măreşti puterea, ai două posibilităţi. Să măreşti energia, ceea ce este total neconvenabil, pentru că te costă de te usucă. Laserul Megajoule din Franţa dă un puls pe zi şi în momentul pulsului consumă toată energia electrică din reţeaua din sudul Franţei. Cealaltă posibilitate este să recurgi la pulsuri atât de scurte încât puterea explodează. Pulsul la ELI va începe de la femto, adică 10 la puterea -15 – o milionime de miliardime de secundă, şi va merge până la o miliardime de miliardime de secundă – atto”, explică Andrei Dorobanţu cum va funcţiona cel mai mare laser din istorie.

Ce faci cu cel mai mare laser din lume: de la terapia anti-cancer la distrugerea deşeurilor radioactive

Ca toate lucrurile gigantice, şi laserul de la Măgurele impresionează prin dimensiuni, însă nimic nu se compară cu aplicaţiile practice pe care le-ar putea avea această inovaţie tehnologică, aşa cum le povesteşte fizicianul Andrei Dorobanţu. Îţi arată un laptop şi te întreabă şcolăreşte: „Ştii ce e ăsta, da? Ei, imaginează-ţi...”. Cam aşa vorbesc fizicienii despre laserul de la Măgurele, iar asta înseamnă mult pentru nişte oameni obişnuiţi cu cifrele şi formulele.

Andrei Dorobanţu, fizician.

„Cea mai apropiată utilitate practică a acestui laser, ca orizont de timp, în opinia mea este să faci acceleratoare de particule table-top. Imaginează-ţi că poţi să faci un accelerator de particule care dă energii apropiate cu cel de la LHC (acceleratorul de la CERN Geneva – n.r), care are 27 de kilometri. Ăsta încape pe o masă, la propriu. E un laser de circa doi metri pe care îl poţi pune pe masă şi poţi să faci cu el în primul rând terapie anti-cancer. Fasciculul laser are avantajul că este punct ochit, punct lovit. Marea problemă în iradierea tumorilor canceroase este că ajunge până acolo ce folosim noi, raze X, dar până acolo distruge ţesuturile din jur. Cu laserul, îl reglezi în aşa fel încât intensitatea lui să ajungă maximă când ajunge în tumoră. Nu strică nimic pe parcurs”, explică omul de ştiinţă.

O astfel de minunăţie tehnică ar putea să ajungă să coste în jur de 2 milioane de euro, sumă pe care un spital serios şi-o permite. Spre comparaţie, acceleratorul de particule de la Geneva a costat în jur de 6 miliarde de euro. Tot în domeniul medical, laserul de la Măgurele va putea fi folosit pentru crearea de radio-farmaceutice – izotopi radioactivi folosiţi în tratarea cancerului sau altor boli.

O altă aplicaţie practică a laserului de la Măgurele ar putea fi testarea reactoarelor nucleare fără ca acestea să mai fie oprite – un pas de la cer la pământ. „Din cauza duratei înfiorător de scurtă a pulsului, cu un asemenea laser poţi să faci diagnostică de materiale, de pildă să vezi dacă este OK căptuşeala reactorului unei centrale nucleare în timpul procesului, cu centrala mergând”, spune Dorobanţu.

În faţa unui laser cu o asemenea putere nu ar mai exista secrete la controalele antiteroriste de la frontiere, oricâtă imaginaţie ar avea un terorist. „Dacă vreau să controlez un transport, acum am la dispoziţie razele X. Tu îţi pui o bombiţă în transport, pui un perete de plumb de doi-trei metri grosime, căptuşeşti maşina, care trece bine-mersi. Cu laserii de mare putere, combinate cu radiaţie gama, poţi să treci prin orice, nu mai e nimic ascuns”, îşi imaginează fizicianul.

Peste 50-100 de ani, când laserul de la Măgurele va deveni ceva comun, testat şi operaţionalizat şi la dimensiuni mici, Andrei Dorobanţu îşi spune că probabil se va putea ajunge şi la rezolvarea celei mai mari probleme a energiei nucleare: deşeurile radioactive.

„Cea mai mare problemă a energiei nucleare sunt deşeurile – unele au vieţi de milioane de ani. Deja sunt făcute experimente – iau un laser de-ăsta de mare putere ca pe un Kalaşnikov, iradiez deşeurile dimineaţa şi până după-masă ele nu dispar, dar au ajuns la un timp de viaţă de câteva ore. Deocamdată aşa ceva se întâmplă doar în laborator”, mai explică cercetătorul.

Foto: ELI Europa.

Laserul ca armă şi visul unui fizician: spargerea vidului

Când auzi de o tehnologie a cărei putere nu a mai fost văzută pe Pământ până acum, nu e greu să te gândeşti la cum ar putea fi ea folosită militar şi la o cursă similară de înarmare cu cea declanşată de bomba atomică. Cercetătorul de la Măgurele este însă cu picioarele pe pământ şi spune că aşa ceva nu este posibil, dintr-un motiv simplu:

Nu te poţi baza pe laseri în domeniul militar, tocmai pentru că sunt de mare putere şi îţi trebuie o mare energie să le foloseşti. Toată povestea asta cu arma laser din filme... Intensitatea este atât de mare, încât dacă concentrezi un laser ca al nostru pe un centimetru pătrat, distruge tot. Noi începem cu o intensitate de 10 la puterea 21 waţi pe centimetru pătrat. Cu o intensitate de 10 la puterea a 2-a, deci cu 19 ordine de mărime mai mică, topeşti siliciul (are punctul de topire la peste 1.400 de grade Celsius – n.r). Îţi dai seama ce faci la 10 la puterea 21?”.

Capacitatea de distrugere a gigantului de la Măgurele este înlocuită însă de o posibilă utilizare care, dacă se dovedeşte posibilă, ar da peste cap civilizaţia umană aşa cum o ştim acum. Totul pleacă de la visul fizicianului Gerard Mourou, cel care a pus bazele proiectului ELI: spargerea vidului cu un laser super-puternic, ceea ce ar duce la naşterea de energie pură, din nimic.

„Unul dintre lucrurile teribile pe care lumea le datorează fizicii este răspunsul la o întrebare nepusă de nimeni: ce este vidul? Afirmaţia fizicii este că vidul nu este gol, fie cosmic sau creat de mine. În fizica cuantică există un fenomen foarte interesant, numit anihilarea de perechi. Dacă ciocneşti o particulă cu antiparticula ei, ele dispar amândouă şi lasă în locul lor energie. Acea energie creează din nou perechi de particulă-antiparticulă, care iar reiau ciclul. Ai o reacţie în lanţ, care are loc în interiorul vidului, de-aia se spune că nu este gol. Nu există niciodată un vid perfect, pentru că dacă ar exista, s-ar prăbuşi tot universul, ca într-o gaură neagră.

Poanta este că tot creând aşa, ajungi la un nou mod de a produce energie. Dacă bombardezi vidul cu un fascicul suficient de mare energie, creezi perechi de particule, deci materie în vid, iar alea se anihiliează şi creează energie. Totul este să ştii cum să extragi energia de acolo. Interesul este imens, nu atât aici pe Pământ, pentru lucrurile cu care ne jucăm noi, ci pentru zobrurile cosmice şi studiul fenomenelor din cosmologie”, povesteşte Andrei Dorobanţu cum SF-ul din filme sau din cărţi este într-adevăr depăşit de lucrurile discutate în acest moment, în lume, de fizicieni cât se poate de fideli pragmatismului.

Cum a luat naştere proiectul ELI şi câţi bani se investesc la Măgurele

Nicolae Zamfir, directorul ELI-NP România şi al Institutului de Fizică "Horia Hulubei". Foto: Silviu Matei // Mediafax.

„Extreme Light Infrastructure” (ELI) a plecat de la ideea lui Gerard Mourou şi a ajuns la un consorţiu de 13 ţări, din care face parte şi România, dezvoltat de Uniunea Europeană.

„România a intrat din cauza istoriei noastre, în care chiar suntem pionieri. România a operat al treilea sau al patrulea laser din istorie, când a făcut profesorul Agârbiceanu primul laser românesc în 1964, aveau aşa ceva doar americanii şi ruşii”, spune Andrei Dorobanţu.

După discuţii la nivel înalt, s-a ajuns la concluzia că ELI se va construi cu trei piloni, în trei state europene diferite. Cinci ţări au prezentat oferte pentru proiect – Cehia, Ungaria, România, Franţa şi Marea Britanie. Franţa şi Marea Britanie au pierdut, pentru că nu se puteau folosi de fondurile structurale ale UE, iar efortul financiar pentru guvernele respective ar fi fost prea mare.

României i s-a dat pilonul de fizică nucleară, recunoscându-se super-expertiza românească în acest domeniu. Ungurii studiază ceva vital (pilonul ELI de lângă Szeged -n.r) – obţinerea pulsurilor cât mai scurte, de ordinul atto (10 la puterea -18 – n.r). Cehii (pilonul ELI de lângă Praga – n.r), afacerişti cum sunt, şi-au luat ce au considerat că este cea mai bănoasă chestie, pilonul în care studiază surse secundare. Fasciculul laser nu produce doar lumină, ci şi tot felul de alte chestii – neutroni, protoni, fiind sursă secundară pentru diverse particule”, povesteşte fizicianul.

În 2017, când centrul ştiinţific de la Măgurele va fi complet operaţional, directorul Nicolae Zamfir speră să dezvolte în jurul lui un mare parc hi-tech, de nivel mondial: „Peste tot în lume parcurile hi-tech s-au format în jurul unor centre de cercetare şi sperăm ca şi la Măgurele să se creeze un astfel de parc. Se schimbă paradigma de transferuri tehnologice. Centrul va fi axat foarte mult pe cercetări aplicative, ale căror rezultate vor putea fi transferate firmelor de hi-tech”.

Până atunci, austriecii de la Strabag încep vineri construcţia complexului de clădiri şi laboratoare, care se va întinde pe o suprafaţă de peste 31.000 de metri pătraţi, după ce au câştigat în luna mai licitaţia publică pentru contractul de construcţie al ELI-NP, de aproximativ 79 de milioane de euro. Costul total al proiectului de la Măgurele se ridică la 356 de milioane de euro, bani din care 83% sunt asiguraţi din fondurile structurale europene, iar restul din bugetul României.

Citarea se poate face în limita a 250 de semne. Nici o instituţie sau persoană (site-uri, instituţii mass-media, firme de monitorizare) nu poate reproduce integral scrierile publicistice purtătoare de Drepturi de Autor fără acordul Mediafax Group.

ULTIMA ORĂ
Veste neaşteptată primită de Simona Halep pentru US Open: ”Avem de rezolvat nişte probleme judiciare!”

Lasă-ne feedback despre noul site Gândul.info