Am fost acasă la ELI-NP. Firește, el încă nu era acolo, dar echipa S&T a avut plăcerea și onoarea să îi întâlnească pe câțiva dintre cei care îi pregătesc venirea și se asigură de șederea și funcționarea sa în condiții optime la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică și Inginerie Nucleară Horia Hulubei (IFIN-HH), de la Măgurele.
Ba, ne putem mândri, ca echipă, că am bătătorit drumul pe-alocuri mocirlos al şantierului chiar cu puţin înaintea vizitei oficiale a preşedintelui Klaus Iohannis la faţa locului, care a declarat, la finalul turului din 19 februarie, că a văzut ”unde se pregătește cel mai mare proiect științific din regiune, un proiect ambițios, care cu siguranță va pune România foarte sus pe harta cercetării”.
Șeful statului a remarcat și o ușoară întârziere a lucrărilor de infrastructură, dar s-a declarat optimist cu privire la găsirea soluțiilor adecvate pentru această situație. Mai ales că, potrivit domnului director general IFIN-HH, Nicolae Zamfir, dintre cei trei piloni ai proiectului ELI, care va deveni cea mai avansată structură pe plan mondial destinată studiilor legate de radiația fotonică cu caracteristici extreme, construcția din țara noastră se află în stadiul cel mai avansat al lucrărilor și se speră că clădirile vor fi gata până la sfârșitului anului. Celelalte două centre care fac parte din program sunt ELI-Beamlines, la Praga (Cehia), și ELI-ALPS, în Ungaria (Szeged).
Dar să revenim la incursiunea proprie în lumea celui mai puternic laser, sub atenta îndrumare a domnului Ioan Ursu, secretar științific al IFIN-HH, care ne-a explicat cu lux de amănunte o serie de situații, care țin atât de componenta științifică a proiectului ELI, cât și de cea administrativă. Întâi de toate, țin să vă informez că expresia „laserul ELI” este oarecum improprie, pentru că vom avea de-a face în cadrul acestui real fenomen științific nu cu unul, ci cu două cele mai puternice lasere existente, alături de un generator de radiație gamma, care vor lucra atât independent, cât și „în echipă”.
Am aflat că totul a început în anul 2004, atunci când laseriștii europeni au propus un megaproiect de construire a celui mai puternic laser din lume, de zece ori mai puternic decât cel mai puternic disponibil momentan, care are 1 petawatt (un milion de miliarde de wați) și se află la CETAL. Aceasta va fi instalația laser de la Măgurele, de maximum 10 petawați (per laser), finanțată în proporție de 80% de Comisia Europeană, prin programul Preparatory Phase (Faza pregătitoare). În total, investiția depășește 350 de milioane de euro. România s-a numărat printre cele șase state europene candidate, desemnarea sa ca parte a proiectului responsabilă de cel mai mare ansamblu fiind aprobată de Consiliul Competivității la Nivel European.
Inedit în cazul centrului de lângă București în acest peisaj este faptul că aici se vor combina două domenii total diferite – fizica laserului și fizica nucleară, motiv pentru care se vorbește deja de noțiuni exotice precum Fizică Nucleară cu Laseri sau Fotonică Nucleară. Tratarea cancerului fără efecte secundare, scanerul pentru deșeuri radioactive și o viață prelungită a sateliților reprezintă doar câteva aplicații posibile marca ELI-NP anticipate de cercetătorii de la Măgurele, care vor schimba viețile oamenilor peste una-două decade de acum. Dincolo de aceste aplicații esențiale în economie și în viețile noastre, megaproiectul din România ar putea face posibile, de asemenea, experimente de talie mondială, la costuri mult reduse.
Pe lângă laseri, la Măgurele se va instala, în cadrul aceluiași proiect, și o sursă de radiaţii gamma, puternic colimată, de mare intensitate şi cu energie reglabilă de până la 20MeV, unică în lume, care va avea de asemenea aplicaţii în medicină (tehnici radiomedicale, folosite în eradicarea celulelor canceroase), precum și în prevenirea dezastrelor ecologice de tipul celui de la Fukushima.
La ELI-NP va fi posibilă și accelerarea particulelor elementare cu ajutorul laserelor de mare putere, întocmai ca la CERN (firește, la scară mult redusă), dar și simularea unor condiții speciale pentru descoperirea modului în care s-au format elementele chimice ale vieții în Univers – folosirea laserului ca sursă de putere prin care să se obțină reacții nucleare.
Practic, se va intra în structura intimă a materiei, până la nivel nuclear. Mai mult, există studii teoretice care arată că, atunci când raza laser și a particulelor gamma de la ELI vor fi focalizate în același punct, fuzionând în vid, energia lor s-ar putea transforma în materie (aici, va trebui să mai așteptăm pentru detalii, fiindcă este vorba despre ceea ce americanii numesc „rocket science”, informație foarte greu de pătruns), o teorie care va fi probată pentru prima oară în istorie.
Chiar în această perioadă, la ELI-NP are loc finalizarea etapei propunerilor de experimente – așa numitele TDR (Technical Design Reports). Adică, cei 60 de cercetători români și străini angajați în proiect definitivează cele 12 propuneri de experimente complementare, care ar putea fi derulate la Măgurele, iar board-ul științific le va aproba în luna iunie a acestui an. Apoi, la începutul lui 2016, când va începe montarea echipamentelor majore și a sistemului gamma la institut, TDR-urile vor fi supuse unei evaluări externe anonime, de către savanți din străinătate, în vederea implementării la noi în țară.
Cercetătorii au avansat propuneri de experimente de fotofisiune, de producere a particulelor accelerate de protoni și ioni cu ajutorul laserului, de quantum electrodinamic, de pozitroni etc., potrivit lui Nicolae Zamfir. Oamenii de știință care au creat aceste propuneri de experimente sunt în marea lor majoritate români întorși din străinătate, profesori universitari, cercetători și chiar ingineri. O treime dintre angajați sunt cetățeni străini, din Bulgaria, Polonia, Italia, Germania, Franța, SUA, Japonia, China și India.
ELI-NP are patru elemente de bază: clădirea propriu-zisă, laserii de mare putere – doi laseri de câte maximum 10 petawați, fascicolul de radiație gamma de mare intensitate și de performanțe deosebite și experimentele propriu-zise. Chiar dacă clădirea va fi terminată în acest an, echipamentele laser și gamma vor deveni funcționale abia în 2018.
Așa cum am aflat la fața locului, proiectul ELI presupune realizarea unei clădiri principale unice, prin aceea că va fi decuplată de sol, nefiind admisă niciun fel de vibrație în interiorul său. Această decuplare de sol este posibilă prin așezarea întregului ansamblu experimental pe un set de amortizoare seismice ultrasensibile, a căror existență este esențială, deoarece funcționarea optimă și mai ales sigură a laserelor nu poate tolera nici cea mai mică vibrație.
Clădirea dedicată proiectului științific va fi compusă din două corpuri separate – unul pentru laseri şi unul pentru generatorul gamma: primul corp va avea o suprafață de 4.400 metri pătraţi, iar cel de-al doilea se va întinde pe 6.600 metri pătraţi. Tot în această clădire va mai fi integrat și un corp de laboratoare destinate derulării experimentelor, cu o suprafaţă de 2.400 de metri pătraţi. Corpul care va găzdui laserii va avea opt niveluri subterane, iar cel al dispozitivului gamma, 12 niveluri sub pământ. Chiar acum, sunt executate excavările necesare pentru stabilirea acestei infrastructuri.
Complexul dedicat acestui proiect va mai conține și o clădire de birouri plus o casă de oaspeți cu aproximativ 30 de camere, care vor ocupa, împreună, o suprafață de peste 1.500 metri pătrați. Licitaţia pentru derularea acestor lucrări a fost câştigată de un consorţiu condus de grupul austriac Strabag. Iar sistemul de lasere de mare putere al ELI-NP va fi furnizat de compania franceză Thales, pentru un contract de 60 de milioane euro.
Energia necesară viitorului centru, ce se va apropia de 10MW, va fi asigurată în cea mai mare parte de un sistem de peste 1.000 de pompe geotermale. Aceasta va face, probabil, din ELI-NP cea mai mare clădire din Europa alimentată cu energie din surse neconvenționale.
Referitor la puterea atât de discutată a laserilor de aici, ca să ne facem o idee, un petawatt de putere înseamnă mult mai mult decat produc câteva hidrocentrale. O turbină de la Cernavodă, spre exemplu, produce aproximativ 750 MW de putere. Pâna la 10 petawați, sau mai exact până la 20 petawați cât ar putea avea împreună cele două surse laser, sunt ordine de mărime. Dar, în timp ce turbina dată ca exemplu degajă putere în mod continuu, laserul o dezvoltă pe a lui într-un interval extrem de scurt: 20 fs (femtosecunde – 1/un milion de miliarde secunde).
Potrivit lui Constantin Grigoriu, director al proiectului CETAL (Centrul Integrat de Tehnologii Avansate cu Laser), „în acest puls laser există o energie de 25 jouli, deloc mult. Dar ei se eliberează instantaneu în acest timp foarte restrâns, cu o forță extraordinară și pe o distanță foarte scurtă – un fascicol de lumină lung de câțiva cm și cu o grosime de câțiva microni”.
Tot Grigoriu ne liniștește privitor la riscurile folosirii ELI-NP în apropierea unei metropole cum este Bucureștiul, temeri care vizează mai ales posibilitatea că radiația ar putea scăpa de sub control: „Este exclus. Avem o comisie națională de control al activităților nucleare. Experimentele se fac într-un buncăr cu tavanul gros de 2 m dintr-un beton ultraspecial greu, deoarece comisia a impus ca radiația care iese în exterior să fie de 10 ori mai mică decât încasează un om normal pe parcursul unui întreg an. Securitatea unui laser necesită mai multe sisteme speciale, pentru ca nu cumva un cercetător să se afle în sala de experimente în timpul experimentării. Mereu există senzori care monitorizează, atât în interior, cât și în exterior”.
Probabil, începând cu 2018, accesul la infrastructură va fi de tipul „acces deschis” pentru organizaţiile non-profit, iar cercetătorii vor putea prezenta propunerile lor de experimente, care vor fi supuse unei evaluări și selectate de o comisie internațională. Parțial, tehnologia ELI-NP va fi alocată firmelor private care își vor plăti accesul, contribuind astfel la costurile de exploatare ale laserilor și fasciculului gamma.
Ca un exemplu de folosire eficientă a celui mai mare laser din lume, Daniel Vizman, cercetător la Facultatea de Fizică a Universității de Vest Timișoara (UVT), distins recent de Academia Română cu premiul „Constantin Miculescu” pentru lucrări privind creșterea cristalelor, derulează chiar acum un proiect de creștere a unor cristale pentru celule solare, care se află pe listă pentru a fi iradiate cu fasicol laser în cadrul ELI.
Prin acest lucru se va putea formula o idee despre cum se deteriorează aceste cristale în timp și cum reacționează dacă radiații de diverse particule interacționează cu ele. Construite din siliciu, cristalele în cauză servesc în industria electrotehnică, inclusiv la construirea panourilor fotovoltaice. Oamenii de afaceri români preferă să achiziționeze produsul finint din China în loc să dezvolte o industrie autohtonă.
Iată, deci, un exemplu concret în care sistemul ELI-NP ar putea susține chiar ideile și economia românească, într-un climat puternic tehnologizat, în care ne-am putea transforma din consumatori în producători.
