Polscy naukowcy pracują przy budowie najnowocześniejszego lasera na świecie

Polacy dostarczyli zaawansowanych technologicznie urządzeń, które są niezbędne do funkcjonowania lasera na swobodnych elektronach (XFEL), powstającego pod Hamburgiem. Laser o długości 3,4 km będzie pierwszym tak unikatowym w Europie i drugim na świecie. Naukowcy zapowiadają, że zrewolucjonizuje on naukę, m.in. medycynę, a także farmakologię, nanotechnologię i energetykę. Wartość projektu, w który zaangażowanych jest 12 państw, to ponad miliard euro.

 – Nasi inżynierowie z Politechniki Wrocławskiej, z Wrocławskiego Parku Technologicznego są bezpośrednio zaangażowani w jeden z najbardziej przełomowych projektów – powiedziała prof. Barbara Kudrycka, minister nauki i szkolnictwa wyższego, podczas uroczystości uruchomienia polskich urządzeń niezbędnych do funkcjonowania lasera.

Aby zapewnić elektronom wymaganą energię, akcelerator musi pracować w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu. Polacy dostarczyli linię kriogeniczną i dwa kriostaty, które to umożliwią. Dzięki temu naukowcy będą mogli operować w temperaturze minus 271° C, czyli niższej niż w przestrzeni kosmicznej. Minister nauki podkreśliła, że jest to inwestycja w technologie, które pozwolą prowadzić najbardziej zaawansowane badania na świecie.

 – Dzięki temu zyskujemy know how, jesteśmy w międzynarodowych zespołach. Polscy fizycy również mogą tutaj testować i prowadzić własne badania – zaznacza prof. Barbara Kudrycka.

Prof. Massimo Altarelli, dyrektor zarządzający projektu XFEL (X-ray Free Elektron Laser), podkreśla wkład polskich naukowców i przedsiębiorców, którzy dostarczyli urządzenia. I wyjaśnia na czym polega wyjątkowość lasera.

 – Pozwoli przeprowadzać eksperymenty, które do tej pory nie były możliwe. Dzięki niemu będzie można zidentyfikować położenie atomów. Gdy mówimy o reakcjach chemicznych, znamy początkową pozycję cząsteczek ulegających przekształceniu i znamy końcowy produkt. Ale tak naprawdę nie wiemy, co dzieje się pomiędzy. Mamy nadzieję, że będziemy w stanie zrobić film, który pokaże nam, w jaki sposób ten proces postępuje – tłumaczy w rozmowie z Agencją Informacyjną Newseria prof. Massimo Altarelli.

Laser będzie mierzył 3,4 km i znajdzie się w podziemnym tunelu o długości 5,8 km. To pozwoli na generowanie dziesiątek tysięcy razy na sekundę ultrakrótkich impulsów światła. Ich natężenie będzie miliardy razy przewyższało intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne lasery. Umożliwi to np. zobrazowanie szczegółowej struktury wirusów, a nawet filmowanie przebiegu reakcji chemicznych. To ma doprowadzić do przełomu w zakresie medycyny, farmakologii, chemii, materiałoznawstwa, nanotechnologii, energetyki i elektroniki.

Polski wkład – w większości myśl i produkcja

Laser XFEL powstaje przy udziale 12 państw (Niemiec, Rosji, Danii, Francji, Grecji, Węgier, Włoch, Słowacji, Hiszpanii, Szwecji, Szwajcarii i Polski). Jego budowa rozpoczęła się w 2009 roku i ma zakończyć się w 2015 roku.

 – Powstaje jedno z najbardziej zaawansowanych technologicznie urządzeń badawczych na świecie. I to, że mamy udział w jego budowie powoduje, że polscy naukowcy będą mogli przeprowadzać tu eksperymenty – mówi prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor Narodowego Centrum Badań Jądrowych „Świerk”.

To nie jedyna korzyść, jaką Polska ma z udziału z tym projekcie. Już dziś krajowe instytuty badawcze i firmy korzystają z nigo, ponieważ mają dostęp do najnowocześniejszych technologii opracowanych tylko dla tego urządzenia. Ta wiedza może zostać wykorzystana np. przy budowie polskiego lasera Polfel. Jest też aspekt finansowy.

 – Spośród ponad 20 milionów euro, które Polska inwestuje w to urządzenie, już 16 mln euro zostało przypisanych do wkładu rzeczowego. To oznacza, że dostarczamy nie gotówkę, tylko urządzenia wyprodukowane w Polsce i pieniądze zostają w kraju – informuje prof. Grzegorz Wrochna.

Koszt całego projektu opiewa na ponad miliard euro. Wkład Polski wynosi 28,8 milionów euro. Z kolei część, którą wykonała Politechnika Wrocławska to ok. 2,5 miliona euro.

 – Politechnika Wrocławska w roku 2007 zadeklarowała chęć zaprojektowania instalacji kriogenicznej, służącej do testowania wnęk rezonansowych, a następnie wzięła na siebie odpowiedzialność za prawidłowe wykonanie tej instalacji. Więc był to zarówno wkład intelektualny polegający na wykonaniu badań i projektu technicznego, jak i również nadzór technologiczny i wykonawczy nad instalacją i uruchomieniem jej w Hamburgu – mówi prof. Maciej Chorowski, dziekan Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej. 

Polscy naukowcy bardziej wiarygodni

Udział w budowie tego zaawansowanego technologiczne urządzenia już dziś otwiera przed polskimi naukowcami nowe drzwi.

 – Do tej pory nie mieliśmy referencji i nie mogliśmy udowodnić, że tego typu projekty już zostały przez zrealizowane. Najtrudniejsze było więc przekonanie naszych partnerów w XFEL, że produkt dostarczony z Polski będzie niezawodny. Trudnym zadaniem było również wykonanie projektu, dlatego że zderzyliśmy się z dziedziną, gdzie nie ma jasnych procedur, nie ma opracowanych wszystkich równań. Tutaj trzeba posługiwać się zarówno doświadczeniem, jak i intuicją. Bardzo trudny okazał się montaż i instalacja tej aparatury w Hanowerze – wyjaśnia prof. Maciej Chorowski.

Ta inwestycja dała „impuls popytowy, który został ulokowany w naszej gospodarce”. Dzięki temu projektowi firmy otrzymały zamówienia na trudne, zaawansowane technologicznie urządzenia.

 – Politechnika Wrocławska, jak i przedsiębiorstwa z nią współpracujące uzyskały doskonałe referencje. Dlatego, że to urządzenie stanowi dla nas świetną wizytówkę otwierająca nam drzwi w innych laboratoriach – zapewnia profesor.

Politechnika już prowadzi rozmowy z laboratorium FAIR w Darmstadt, gdzie zamierza dostarczyć podobne urządzenia, ale na znacznie większą skalę.

 – Chcemy 10-krotnie zwiększyć zakres dostawy. Prowadzimy też rozmowy z ITER, organizacją budująca reaktor termonuklearny we Francji, aby również tam zostały dostarczone kriogeniki z Polski. Również jesteśmy już wiarygodnym partnerem dla laboratoriów i przedsiębiorstw z Indii, które chcą z nami współpracować. Łącząc ich dynamikę wzrostu z naszymi kompetencjami inżynierskimi mamy szanse na otwieranie zupełnie nowych rynków np. w Japonii – informuje prof. Maciej Chorowski.

Polscy naukowcy chcą z Hindusami projektować, a następnie produkować urządzenia, które będą montowane w reaktorze termonuklearnym ITER. Mają one zostać dostarczone w ramach hinduskiego wkładu rzeczowego.

 – Jednak Indie nie posiadają wszystkich niezbędnych technologii i kompetencji, w związku z czym tworzą konsorcja z nami. Współpracują z Politechniką Wrocławską, z firmami , które wykonały urządzenia kriogeniczne dla XFEL – tłumaczy prof. Maciej Chorowski.

Obecnie trwa tworzenie konsorcjum oraz ustalenia dotyczące podziału pieniędzy i zakresu zadań.