În momentul în care se vorbește efectiv de unirea popoarelor Europei, se pune problema dezvoltării acestei unități internaționale, și printr‑un laborator sau instituție unde să fie posibilă desfășurarea activității științifice, într-un anumit fel în afara sau deasupra cadrului diferitelor națiuni participante. Rezultat al cooperării unui mare număr de state europene, acest organism ar putea fi dotat cu resurse mai importante decât dispun laboratoarele naționale și ar putea, în consecință, să întreprindă sarcini care, prin amploarea și gustul lor, le rămân interzise acestora. Ar fi utilă coordonarea cercetărilor și rezultatelor obținute, a se compara metodele, a se adopta și realiza programe de lucru, cu colaborarea savanților diferitelor națiuni. (Fragment din mesajul lui Louis de Broglie, adresat Conferinței Europene a Culturii, Lausanne, 9 decembrie 1949)
Aceste cuvinte ale marelui fizician Louis de Broglie au marcat începutul istoriei CERN, Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare, de fapt prima adevărată instituție europeană, înființată în 1954, la doar câțiva ani de la încheierea celui de Al Doilea Război Mondial.
Doi ani mai târziu, în 1956, România înregistra și ea o premieră științifică – înființarea IFA – Institutul de Fizică Atomică la București-Măgurele. La scurt timp a început și participarea românească în activitățile CERN. Mai întâi indirect, prin intermediul Institutului Unificat de Cercetări Nucleare de la Dubna (URSS) sau sporadic și la nivel individual.
Prezența noastră consistentă și permanentă la CERN s-a înregistrat de abia în ultimii 20 de ani, odată cu începerea construcției, pregătirii și operării celui mai mare accelerator construit vreodată de omenire – LHC. România participă în prezent cu opt proiecte. La patru experimente mari de la LHC și la patru experimente de la instalații, de la infrastructuri noi.
Cele mai importante sunt cele de la LHC și aici participăm la experimentele ATLAS, ALICE, LHCb și, în domeniul GRID-ului, în sfera calculatoarelor. La experimentele non LHC participăm la PS-Proton Synchrotron, la experimentul DIRAC, la SPS-Super Proton Synchrotron cu experimentul NA 62, la ISOLDE, o facilitate importantă a CERN și la N_Ttof.
Toate aceste experimente sunt evaluate internațional. Avem un comitet științific, cu mari personalități ale domeniului, cu experiență deosebită, științifică și managerială, care evaluează, monitorizează și recomandă derularea acestor proiecte. Finanțarea și monitorizarea acestor proiecte se face de către Institutul de Fizică Atomică.
Consider că ne așteaptă un viitor absolut deosebit, îi așteptăm pe tineri să participe la aceste experimente, la planurile de viitor, atât ale României cât și, mai ales, în contextul participării României la CERN. Participarea noastră la experimentele CERN se realizează în principal de către Institutul de Fizică și Inginerie Nucleară „Horia Hulubei”. Iată însă câteva dintre cele mai semnificative date care pot da imaginea de astăzi a acestui extraordinar centru al fizicii la frontiera cunoașterii.
CERN pentru societate… și pentru toți
Poate că lucrul cel mai important pentru cei care nu aparțin comunității fizicienilor și se întreabă (uneori, cel puțin), la ce servesc eforturile umane, intelectuale și financiare cerute de un super Laborator cum este CERN, este că tehnologiile dezvoltate pentru marile experimente și cercetări de fizică sunt/pot fi folosite pentru aplicații cu un impact benefic extraordinar nu doar în alte științe, ci și în viața socială și economie.
Voi începe cu două dintre ele, pe care aproape toți le folosim, dar foarte puțini știu că au pornit de la CERN.
World Wide Web
Tim Berners-Lee i-a trimis propunerea șefului său direct, Mike Sendall, care a notat pe ea „vague but exciting”. Așa a putut propunerea să meargă mai departe, a fost în final aprobată și așa avem astăzi W.W.W.-ul.
Propunerea detaliată a fost redactată la 12 noiembrie 1990 împreună cu Robert Cailliau, colegul său din Divizia SPS a CERN, unde lucra la sistemul de control al acceleratorului. Numele de W.W.W. a fost dat de Tim Berners-Lee. Proiectul includea elementele de bază pe care toți le folosim astăzi:
- un identificator universal de resurse Web (UDI), renumit apoi locator uniform de resurse – URL-ul de astăzi;
- un limbaj de publicare, HyperText Markup Language – HTML;
- protocolul de transfer: Hypertext Transfer Protocol – HTTP.
TOUCH SCREEN (TS)
De la telefoanele inteligente și până la afișajele cu informații și la panourile pentru check-in din aeroporturi, touch screen-ul a devenit în mod evident indispensabil. Această tehnică pe care o folosim astăzi a fost dezvoltată în 1977 la CERN, pornind de la TS-ul realizat în 1972 de inginerul electronist danez Bent Stumpe. Ea a permis construirea unei interfețe om-mașină pentru centrul de control al SPS, primul cu adevărat mare accelerator al CERN (volumul de date din accelerator devenind atât de mare încât nu mai putea fi controlat în timp real cu tehnica momentului).
Propunerea a fost prezentată de Stumpe într-o notă scrisă de mână (11 martie 1972) – un ecran conținând senzori capacitivi gravați pe o placă extrem de subțire (80 microni) de cupru sau de sticlă, astfel că la contactul cu un conductor (degetul, de ex.) capacitatea fiecărui senzor să crească. Dispozitivul a fost folosit prima oară la consolele SPS în 1973 care au fost utilizate până la darea în folosință a noului control general de la LHC în 2008.
Alte realizări remarcabile ale CERN le (re)găsim în Medicină și… în viața de toate zilele (chiar dacă am uitat sau nu am știut niciodată că de la CERN au pornit).
Hadronoterapia – un nou tip de terapie pentru tratarea cancerului
Hadronii sunt particule care interacționează tare (forța tare fiind cea mai puternică dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii), cei mai cunoscuți tuturor fiind protonii și neutronii. Folosind proprietățile lor, la CERN s-a dezvoltat un nou tip de radioterapie, terapia hadronică (protonică) al cărei mare avantaj este că poate distruge tumorile deteriorând cu mult mai puțin țesuturile adiacente decât tipurile actuale, bazate pe fascicule de raze X sau de electroni și cu efecte colaterale reduse. Avantajul clinic al echipamentelor dezvoltate la CERN este în primul rând reducerea cu peste 60% a costului lor.
Magneţii Superconductori (SC)
Făcând posibilă evitarea pierderilor în înfășurarea lor, magneții SC sunt mai ieftini și permit obținerea unor câmpuri magnetice mult mai intense. Cei fabricaţi pentru LHC, răciți cu heliu lichid, sunt proiectați pentru generarea de câmpuri de 9 Tesla, față de cei 1.5 Tesla ai unui dispozitiv RMN (Magnetic Resonance Imaging) tipic (pentru comparaţie, câmpul magnetic terestru are valori de câteva zeci de microtesla).
GRID
Un accelerator cum este LHC poate produce un număr imens de ciocniri care să trebuiască să fie analizate, impunând astfel facilități de calcul avansate pentru prelucrarea datelor. Worldwide LHC Computing, numit până în 2006 doar LHC Computing Grid, este un proiect internațional care constă într-o infrastructură de peste 170 centre de calcul din 36 de țări (în 2012).
Cea mai mare rețea actuală de calcul din lume, GRID-ul a fost dezvoltat de CERN pentru volumul uriaș de date produse de experimentele LHC: peste 300 trilioane de ciocniri proton-proton (3 x 1014) analizate până în 2012. GRID nu este un sistem local, ci distribuit, eterogen, transferul de date între componentele sale făcându-se codificat. El poate fi dedicat (unei anumite aplicații) dar poate fi utilizat și unei game largi de probleme.
La sfârșitul anului 2010, GRID-ul număra 200.000 nuclee și spațiu de disc de 150 PB, distribuit între 34 de țări, printre care și România (Tier 2). Stream-ul de date de la detectori este de aprox. 300 GB/s, putând coborî la 300 MB/s pentru date noi brute după filtrarea evenimentelor interesante. Centrul de calcul CERN este considerat „Tier 0”.
GRID „strânge” zilnic 27 TB de date brute, plus încă 10TB din rezultatele calculelor efectuate la Centrul de Date al CERN. Transmiterea se face pe conexiuni dedicate cu viteza de 10 Gbit/s la 11 centre Tier 1 din Europa, Asia și America de Nord, la care sunt conectate peste 150 de institute și universități de nivel Tier 2 din întreaga lume (inclusiv țara noastră). Totalul datelor atinge 10-15 PB pe an.
GRID-ul a ajutat deja decisiv la descoperirea Higgs-ului. Și este el însuși subiect de upgrading pentru a i se crește puterea, a i se reduce complexitatea și a i se crește eficiența. Există însă și aplicații de neconceput cu câțiva ani în urmă. GRID-ul nu se limitează la fizică! Aplicațiile de scară mare, de la analizele genomice, esențiale printre altele în medicină și industria farmaceutică, la predicțiile climatice, sunt pur și simplu imposibile fără un supersistem de calcul distribuit. Cum le poate fi GRID-ul folositor?
Iată trei exemple:
- meteorologie: acces la o putere de calcul mult mai mare decât actualele supercomputere;
- posibilitatea de a accesa, la nivelul școlilor, resurse care să permită activități care în prezent sunt abordabile doar la nivel universitar;
- sectorul de afaceri: analize de date imposibil de realizat cu tehnicile de calcul actuale;
Acesta este, foarte pe scurt, CERN. Pentru țara noastră, alături de ELI-NP, infrastructura românească a ELI, participarea la fizica particulelor elementare și a energiilor mari ca stat membru CERN constituie cei doi mari piloni de la Măgurele pe care fizicienii români au șansa, posibilitatea dar și responsabilitatea de a construi știința anilor care vin. Și care poate și trebuie să reprezinte contribuția României la Societatea Bazată pe Cunoaștere pe care o propune și o dorește Europa mileniului trei.
