Dziś, 26 kwiet­nia br., w Na­ro­do­wym Cen­trum Ba­dań Ją­dro­wych (NCBJ) odby­ło się spo­tka­nie na­ukow­ców za­in­te­re­so­wa­nych ba­da­nia­mi z wykorzysta­niem Eu­ro­pej­skie­go La­sera na Swo­bod­nych Elek­tronach (Eu­ro­pe­an XFEL). In­sty­tut ze Świer­ku jest udzia­łow­cem te­go mię­dzy­na­ro­do­we­go pro­jek­tu o cał­ko­wi­tej war­to­ści po­nad 1,22 mi­liar­da eu­ro. Dzię­ki te­mu Pol­ska sta­nie się w nie­od­le­głej przy­szło­ści współwła­ści­cie­lem uni­ka­to­wej in­fra­struk­tury ba­daw­czej oraz wszyst­kich, uzy­ska­nych dzię­ki niej, przy­szłych od­kryć i wy­ni­ków prac do­świad­czal­nych.

We wto­rek, 26 kwiet­nia br., do Na­ro­do­we­go Cen­trum Ba­dań Ją­dro­wych (NCBJ) w Świer­ku przyby­li pol­scy na­ukow­cy za­in­te­re­so­wa­ni pro­wa­dze­niem ba­dań z wykorzysta­niem jed­nej z naj­no­wo­cze­śniej­szych na świe­cie wiel­kich in­fra­struk­tur ba­daw­czych – rent­ge­now­skie­go la­se­ra na swo­bod­nych elek­tro­nach – Eu­ro­pe­an XFEL, po­wsta­ją­ce­go w oko­li­cy ośrod­ka ba­daw­cze­go Deut­sches Elek­tronen Syn­ch­ro­tron (DESY) w Ham­bur­gu. Wśród kil­ku­dzie­się­ciu uczest­ni­ków spo­tka­nia by­li przed­sta­wi­cie­le ta­kich dys­cy­plin jak fi­zy­ka fa­zy skon­den­so­wa­nej, bio­che­mia, biofi­zy­ka czy kry­sta­lo­gra­fia z In­sty­tutu Fi­zy­ki PAN, In­sty­tutu Bio­fi­zy­ki i Bioche­mii PAN, Mię­dzy­na­ro­do­we­go In­sty­tutu Bio­lo­gii Mo­le­ku­lar­nej i Ko­mór­ko­wej w War­sza­wie, SGGW, Wy­dzia­łu Che­mii UW obok fi­zy­ków z Politech­ni­ki War­szaw­skiej, NCBJ, AGH, uni­wer­sy­te­tów w Kiel­cach i w Bia­łym­sto­ku oraz fi­zy­ków, elek­tro­ni­ków i spe­cja­li­stów z za­kre­su tech­ni­ki la­serowej z WAT. Klu­czo­wa by­ła obec­ność przed­sta­wi­cie­li MNiSzW, któ­re za­opi­niu­je wnio­ski o do­fi­nan­so­wa­nie pro­jek­tów prze­pro­wa­dza­nych w przy­szło­ści przez pol­skich ba­da­czy z uży­ciem la­se­ra.

„Po uru­cho­mie­niu Eu­ro­pe­an XFEL, co ma na­stą­pić już w przy­szłym ro­ku, bę­dziemy mo­gli prze­pro­wa­dzać eks­pe­ry­men­ty o ja­kich do tej po­ry mo­gli­śmy tyl­ko po­ma­rzyć. Spo­dzie­wa­my się, że urzą­dze­nie to da nam do­stęp do wie­dzy, któ­ra dziś jest nie­osią­gal­na. Wspól­nie chce­my pra­co­wać nad opra­co­wy­wa­niem in­no­wa­cyj­nych le­karstw, po­zna­wać mo­le­ku­lar­ne me­cha­ni­zmy funk­cjo­no­wa­nia ko­mó­rek, fil­mo­wać pro­ce­sy re­ak­cji che­micz­nych jak rów­nież wy­na­leźć no­we ma­te­ria­ły dla prze­my­słu” – tłu­ma­czy prof. Krzysz­tof Ku­rek, dy­rek­tor NCBJ – „choć la­ser jest jesz­cze w fa­zie bu­do­wy i przy­go­to­wy­wa­nia do uru­cho­mie­nia to już moż­na wska­zać wie­le ko­rzy­ści dla Pol­ski z udzia­łu w tym przed­się­wzię­ciu. Do­sko­na­łym przy­kła­dem jest Po­li­tech­ni­ka Wro­cław­ska, któ­ra obec­nie dys­po­nu­je ze­spo­łem eks­per­tów zaj­mu­ją­cych się bez­pie­czeń­stwem eks­plo­ata­cji du­żych sys­te­mów krio­ge­nicz­nych”.

NCBJ, ja­ko pierw­sze z dwu­na­stu udzia­łow­ców Eu­ro­pe­an XFEL, we współpra­cy z kra­jo­wy­mi i za­gra­nicz­ny­mi podwy­ko­naw­ca­mi, z po­wo­dze­niem ukoń­czy­ło więk­szość zakon­traktowanych za­dań, m.in. bu­do­wę li­nii krio­ge­nicz­nej do trans­por­tu cie­kłe­go he­lu w sta­nie nad­kry­tycz­nym oraz dwa krio­sta­ty nie­zbęd­ne do te­sto­wa­nia klu­czo­wych kom­po­nen­tów ak­ce­le­ra­to­ra – nio­bo­wych re­zo­na­to­rów nad­prze­wo­dzą­cych. To by­ło za­da­nie tzw. „gru­py wro­cław­skiej” (Po­li­tech­ni­ka Wro­cław­ska, Wro­cław­ski Park Tech­no­lo­gicz­ny, Krio­sys­tem). Oprócz niej w bu­do­wę ak­ce­le­ra­to­ra za­an­ga­żo­wa­ni są na­ukow­cy, in­ży­nie­ro­wie i tech­ni­cy z Kra­ko­wa (In­sty­tut Fi­zy­ki Ją­dro­wej PAN) oraz ze Świer­ku k. War­sza­wy (NCBJ). Gru­pa kra­kow­ska za­koń­czy­ła te­sto­wa­nie 816 re­zo­na­to­rów nad­prze­wo­dzą­cych 1,3 kHz oraz prze­te­sto­wa­ła po­nad 80% kom­plet­nych mo­du­łów ak­ce­le­ra­to­ra. To wła­śnie ta gru­pa od­po­wia­da­ła za osta­tecz­ne po­mia­ry pa­ra­me­trów pra­cy mo­du­łów przy­spie­sza­cza przed za­in­sta­lo­wa­niem ich pod zie­mią. Spe­cja­li­ści z NCBJ zaj­mo­wa­li się z ko­lei wy­two­rze­niem i te­sto­wa­niem ab­sor­be­rów wyż­szych, szko­dli­wych czę­sto­tli­wo­ści (mo­dów) po­la elek­tro­ma­gne­tycz­ne­go – do­star­czo­no je w prze­wi­dzia­nej ilo­ści 108 sztuk. Co wię­cej, NCBJ do­star­czy­ło do mon­ta­żu tak­że 1648 spe­cjal­nych an­ten – sprzę­ga­czy szko­dli­wych mo­dów oraz 824 an­te­ny do dia­gno­zo­wa­nia po­la elek­tro­ma­gne­tycz­ne­go w struk­tu­rach przy­spie­sza­ją­cych. W tym ro­ku po raz pierw­szy w NCBJ prze­pro­wa­dzo­no ana­li­zę ga­zów reszt­ko­wych w obec­no­ści pier­ście­ni ce­ra­micz­nych uży­wa­nych w ab­sor­be­rach, po peł­nym cy­klu wy­grze­wa­nia z uzy­ska­niem ul­tra-wy­so­kiej próż­ni. To nie­zbęd­ny za­bieg przy­go­to­waw­czy prze­pro­wa­dza­ny na kom­po­nen­tach ak­ce­le­ra­to­rów nad­prze­wo­dzą­cych, gdzie wy­mo­gi hi­gie­ny próż­nio­wej są nie­po­rów­na­nie bar­dziej wy­śru­bo­wa­ne niż ma to miej­sce w przy­pad­ku „kla­sycz­nych” ak­ce­le­ra­to­rów nienad­prze­wo­dzą­cych (w tym więk­szo­ści ko­mer­cyj­nych). Do tej po­ry te­sty ga­zów reszt­ko­wych na do­star­czo­nych przez NCBJ ab­sor­be­rach prze­pro­wa­dza­li nie­miec­cy eks­per­ci z ośrod­ka Deut­sches Elek­tronen Syn­ch­ro­tron (DESY) w Ham­bur­gu.

La­ser na swo­bod­nych elek­tro­nach XFEL (X-ray Free Elek­tron La­ser) to jed­na z naj­więk­szych in­sta­la­cji ba­daw­czych na świe­cie. W tu­ne­lach o łącz­nej dłu­go­ści 5,8 kilome­tra, pro­wa­dzą­cych z DESY za­in­sta­lo­wa­na zo­sta­nie spe­cja­li­stycz­na apa­ra­tu­ra – część ak­ce­le­ra­to­ro­wa, umoż­li­wiająca przy­spie­sza­nie elek­tro­nów, część „optycz­na” – umoż­li­wiająca ufor­mo­wa­nie wią­zek spój­ne­go pro­mie­nio­wa­nia rent­ge­now­skie­go oraz sta­no­wiska do eks­pe­ry­men­tów na­uko­wych. Ak­tyw­ność pol­skich eks­per­tów nie ogra­ni­cza się tyl­ko do czę­ści ak­ce­le­ra­to­ro­wej. Naj­now­szy kon­trakt po­mię­dzy NCBJ a Eu­ro­pe­an XFEL, pod­pi­sa­ny w grud­niu 2015, prze­wi­du­je wy­ko­na­nie w naj­bliż­szym cza­sie przez NCBJ, war­tych set­ki ty­się­cy eu­ro kom­po­nen­tów ukła­dów ste­ru­ją­cych urzą­dze­niami za­in­sta­lo­wa­ny­mi w koń­co­wych od­cin­kach rent­ge­now­skich li­nii optycz­nych oraz w obrę­bie sze­ściu pierw­szych sta­no­wisk ba­daw­czych.

Pla­nu­je się za­koń­cze­nie bu­do­wy la­se­ra do koń­ca 2016 ro­ku, a uzy­ska­nie pierw­szej wiąz­ki użyt­ko­wej bę­dzie mia­ło miej­sce ok. po­ło­wy ro­ku 2017. Urzą­dze­nie bę­dzie ge­ne­ro­wa­ło 27 ty­się­cy ra­zy na se­kun­dę ul­tra­krót­kie im­pul­sy świa­tła la­se­ro­we­go o na­tę­że­niu mi­liar­dy ra­zy prze­wyż­szającym in­ten­syw­ność wią­zek emi­to­wa­nych przez naj­lep­sze kon­wen­cjo­nal­ne źró­dła pro­mie­nio­wa­nia rent­ge­now­skie­go.

La­ser na swo­bod­nych elek­tro­nach 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. La­se­ry na swo­bod­nych elek­tro­nach wpły­ną więc na roz­wój wie­lu dzie­dzin na­uki ta­kich jak fi­zy­ka ma­te­rii skon­den­so­wa­nej, na­uki ma­te­ria­ło­we, che­mia, bio­che­mia, bio­lo­gia i me­dy­cy­na. Wy­ko­rzy­sta­nie no­we­go sil­ne­go źró­dła pro­mie­nio­wa­nia o uni­ka­to­wych wła­sno­ściach, wraz z in­fra­struk­tu­rą, umoż­li­wi opra­co­wa­nie no­wych me­tod i tech­no­lo­gii ju­tra pro­wa­dzą­cych do głę­bo­kich prze­kształ­ceń w wie­lu dzie­dzi­nach ży­cia.

Wię­cej o pro­jek­cie Eu­ro­pe­an XFEL: www. xfel. eu