Va fi un CERN al laserelor

La doar 4 kilometri de Bucure?ti, înconjurat de o p?dure dens?, cu o raz? de 800 de metri, al?turi de învechitele cl?diri ale Institutului Na?ional de Fizic? ?i Inginerie Nuclear? „Horia Hulubei” de pe platforma M?gurele, se va ridica cel mai mare centru de cercetare ?tiin?ific? din istoria României. Vineri începe oficial construc?ia pilonului românesc al infrastructurii europene „Extreme Light” (Lumin? Extrem?), care va rivaliza, din 2017, când va fi complet opera?ional, cu marile centre de cercetare din lume. Parcul ?tiin?ific de la M?gurele va fi pentru domeniul laserelor ceea ce CERN-ul de la Geneva este pentru domeniul particulelor elementare: un deschiz?tor de drumuri, unde se vor putea dezvolta tehnologii înalte cum nici autorii de SF nu au imaginat, în scrierile lor.

„Este cea mai mare infrastructur? de cercetare care s-a construit vreodat? în România. Important este c? în România se face cercetare de anvergur?. Cercet?torii no?tri nu trebuie numai s? plece în alte p?r?i, sper?m s? se inverseze fuga creierelor ?i s? se transforme în revenirea creierelor, iar tinerii s? fie atra?i de domeniul ?tiin?ific, având perspectiva s? lucreze la un centru de nivel mondial”, spune dr. Nicolae Zamfir, directorul general al Institutului „Horia Hulubei” ?i ?eful proiectului ELI-NP (Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics), numele oficial al laserului de la M?gurele.

Importan?a acestei construc?ii este uria??, nu doar pentru cercetarea din România, ci ?i pentru oamenii de ?tiin?? din întreaga lume. „M?gurele va deveni un CERN al laserelor. Va fi o circula?ie de cercet?tori ca în marile centre de cercetare”, poveste?te pentru gândul fizicianul Andrei Doroban?u, membru al echipei de cercet?tori care pun bazele ELI în România.

La câ?iva pa?i de Bucure?ti începe îns? nu doar o mega-construc?ie ?tiin?ific?, ci se vor sparge barierele fizicii, explic? cercet?torii de la M?gurele.

Proiectul cl?dirii ELI de la M?gurele.

„La Bucure?ti se întâmpl? o chestiune istoric?. Nu e vorba de faptul c? se construie?te în România cel mai puternic laser din istorie. E o premier? în fizic?, pentru c? pentru prima oar? se va intersecta un fascicul laser cu un fascicul de particule venit de la un accelerator de particule gamma”, spune Andrei Doroban?u.

 

A?a arat? terenul pe care se va ridica complexul ELI de la M?gurele.

„Centrul va fi un analog al CERN-ului de la Geneva – CERN este în domeniul particulelor elementare, aici suntem la interac?ia dintre radia?ia electromagnetic? ?i materie. Sigur, este alt subiect, ?i anvergura centrului nostru este mai mic? decât cea de la CERN, dar domeniul ?tiin?ific de acoperire va fi unic în lume”, este de acord Nicolae Zamfir cu aceast? compara?ie cu acceleratorul de particule de la Geneva.

Prezentarea proiectului ELI-NP - laserul de la M?gurele.

Cât de mare e cel mai mare laser. Gigantul de la M?gurele

Dac? to?i copiii din România ar face primii pa?i în bazele fizicii cu cercet?torul fizician Andrei Doroban?u, probabil c? în scurt timp ar uita c? pe lume mai exist? ?i altceva decât protoni, neutroni ?i electroni. Vorbe?te cu atâta pasiune despre ce se întâmpl? la M?gurele ?i ?tie s? traduc? în termeni atât de lume?ti întortocheata fizic?, încât în scurt timp ai impresia c? lâng? Bucure?ti ia na?tere o structur? dintr-un roman SF. Fizicianul râde îns? când aude de acest termen: „Eu cred c? lucrurile care se discut? acum în fizic? au dep??it demult SF-ul”.

Pe scurt, construc?ia de la M?gurele va ar?ta astfel, poveste?te Doroban?u: „La un nivel va fi ELI, cu doi sau trei lasere de câte 10 petawa?i fiecare, care vor emite fascicule ce vor fi adunate la un loc într-unul singur de 30 de petawa?i. La etajul superior va fi un tun gamma, un accelerator de particule gamma – e vorba tot de lumin?, de fotoni, dar cu totul alte propriet??i decât laserul.Suprafa?a fiec?rui etaj va fi cât un teren de fotbal. Fasciculele sunt duse în subsol ?i acolo sunt ciocnite. Acolo se întâmpl? fizica, atunci când cu fasciculul sunt lovite diferite ?inte”.

 

30 de petawa?i este un termen care nu impresioneaz? foarte mult? lume, îns? ar trebui. Spre exemplu, consumul de energie de pe întreaga planet? P?mânt, în 2008, era de doar 15 terawa?i. Cele mai puternice lasere folosite în mod curent în laboratoare, la nivel mondial, au o putere de ordinul terawa?ilor – 1 terawatt are 1 milion de milioane (trilion) de wa?i, iar un petawatt are 1.000 de terawa?i.

„Totul a pornit de la un foarte mare fizician francez, Gerard Mourou, revenit în Europa dup? ce 30 de ani a lucrat în SUA. Când a venit aici, prin 2006, s-a dus ?i a b?tut la u?a Comisiei Europene ?i le-a spus: nu vre?i s? v? fac un laser cu puterea de ordinul exawa?ilor (1 exawatt are 1.000 de petawa?i ?i nu a fost înc? construit – n.r)?”, poveste?te fizicianul. Planul cercet?torului francez nu a fost înc? total pus în aplicare, îns? ELI-NP de la M?gurele este începutul: trei lasere de câte 10 petawa?i, dintr-un total planificat de 10 astfel de laseri.

„Este un laser de foarte mare putere. Ca s? m?re?ti puterea, ai dou? posibilit??i. S? m?re?ti energia, ceea ce este total neconvenabil, pentru c? te cost? de te usuc?. Laserul Megajoule din Fran?a d? un puls pe zi ?i în momentul pulsului consum? toat? energia electric? din re?eaua din sudul Fran?ei. Cealalt? posibilitate este s? recurgi la pulsuri atât de scurte încât puterea explodeaz?. Pulsul la ELI va începe de la femto, adic? 10 la puterea -15 – o milionime de miliardime de secund?, ?i va merge pân? la o miliardime de miliardime de secund? – atto”, explic? Andrei Doroban?u cum va func?iona cel mai mare laser din istorie.

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

Ca toate lucrurile gigantice, ?i laserul de la M?gurele impresioneaz? prin dimensiuni, îns? nimic nu se compar? cu aplica?iile practice pe care le-ar putea avea aceast? inova?ie tehnologic?, a?a cum le poveste?te fizicianul Andrei Doroban?u. Î?i arat? un laptop ?i te întreab? ?col?re?te: „?tii ce e ?sta, da? Ei, imagineaz?-?i...”. Cam a?a vorbesc fizicienii despre laserul de la M?gurele, iar asta înseamn? mult pentru ni?te oameni obi?nui?i cu cifrele ?i formulele.

 

Andrei Doroban?u, fizician.

„Cea mai apropiat? utilitate practic? a acestui laser, ca orizont de timp, în opinia mea este s? faciacceleratoare de particule table-top. Imagineaz?-?i c? po?i s? faci un accelerator de particule care d? energii apropiate cu cel de la LHC (acceleratorul de la CERN Geneva – n.r), care are 27 de kilometri. ?sta încape pe o mas?, la propriu. E un laser de circa doi metri pe care îl po?i pune pe mas? ?i po?i s? faci cu el în primul rând terapie anti-cancer. Fasciculul laser are avantajul c? este punct ochit, punct lovit. Marea problem? în iradierea tumorilor canceroase este c? ajunge pân? acolo ce folosim noi, raze X, dar pân? acolo distruge ?esuturile din jur. Cu laserul, îl reglezi în a?a fel încât intensitatea lui s? ajung? maxim? când ajunge în tumor?. Nu stric? nimic pe parcurs”, explic? omul de ?tiin??.

O astfel de minun??ie tehnic? ar putea s? ajung? s? coste în jur de 2 milioane de euro, sum? pe care un spital serios ?i-o permite. Spre compara?ie, acceleratorul de particule de la Geneva a costat în jur de 6 miliarde de euro. Tot în domeniul medical, laserul de la M?gurele va putea fi folosit pentru crearea de radio-farmaceutice – izotopi radioactivi folosi?i în tratarea cancerului sau altor boli.

O alt? aplica?ie practic? a laserului de la M?gurele ar putea fi testarea reactoarelor nucleare f?r? ca acestea s? mai fie oprite – un pas de la cer la p?mânt. „Din cauza duratei înfior?tor de scurt? a pulsului, cu un asemenea laser po?i s? faci diagnostic? de materiale, de pild? s? vezi dac? este OK c?ptu?eala reactorului unei centrale nucleare în timpul procesului, cu centrala mergând”, spune Doroban?u.

În fa?a unui laser cu o asemenea putere nu ar mai exista secrete la controalele antiteroriste de la frontiere, oricât? imagina?ie ar avea un terorist. „Dac? vreau s? controlez un transport, acum am la dispozi?ie razele X. Tu î?i pui o bombi?? în transport, pui un perete de plumb de doi-trei metri grosime, c?ptu?e?ti ma?ina, care trece bine-mersi. Cu laserii de mare putere, combinate cu radia?ie gama, po?i s? treci prin orice, nu mai e nimic ascuns”, î?i imagineaz? fizicianul.

Peste 50-100 de ani, când laserul de la M?gurele va deveni ceva comun, testat ?i opera?ionalizat ?i la dimensiuni mici, Andrei Doroban?u î?i spune c? probabil se va putea ajunge ?i la rezolvarea celei mai mari probleme a energiei nucleare: de?eurile radioactive.

„Cea mai mare problem? a energiei nucleare sunt de?eurile – unele au vie?i de milioane de ani. Deja sunt f?cute experimente – iau un laser de-?sta de mare putere ca pe un Kala?nikov, iradiez de?eurile diminea?a ?i pân? dup?-mas? ele nu dispar, dar au ajuns la un timp de via?? de câteva ore. Deocamdat? a?a ceva se întâmpl? doar în laborator”, mai explic? cercet?torul.

 

Foto: ELI Europa.

Laserul ca arm? ?i visul unui fizician: spargerea vidului

Când auzi de o tehnologie a c?rei putere nu a mai fost v?zut? pe P?mânt pân? acum, nu e greu s? te gânde?ti la cum ar putea fi ea folosit? militar ?i la o curs? similar? de înarmare cu cea declan?at? de bomba atomic?. Cercet?torul de la M?gurele este îns? cu picioarele pe p?mânt ?i spune c? a?a ceva nu este posibil, dintr-un motiv simplu:

„Nu te po?i baza pe laseri în domeniul militar, tocmai pentru c? sunt de mare putere ?i î?i trebuie o mare energie s? le folose?ti. Toat? povestea asta cu arma laser din filme... Intensitatea este atât de mare, încât dac? concentrezi un laser ca al nostru pe un centimetru p?trat, distruge tot. Noi începem cu o intensitate de 10 la puterea 21 wa?i pe centimetru p?trat. Cu o intensitate de 10 la puterea a 2-a, deci cu 19 ordine de m?rime mai mic?, tope?ti siliciul (are punctul de topire la peste 1.400 de grade Celsius – n.r). Î?i dai seama ce faci la 10 la puterea 21?”.

Capacitatea de distrugere a gigantului de la M?gurele este înlocuit? îns? de o posibil? utilizare care, dac? se dovede?te posibil?, ar da peste cap civiliza?ia uman? a?a cum o ?tim acum. Totul pleac? 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 na?terea de energie pur?, din nimic.

„Unul dintre lucrurile teribile pe care lumea le datoreaz? fizicii este r?spunsul la o întrebare nepus? de nimeni: ce este vidul? Afirma?ia fizicii este c? vidul nu este gol, fie cosmic sau creat de mine. În fizica cuantic? exist? un fenomen foarte interesant, numit anihilarea de perechi. Dac? ciocne?ti o particul? cu antiparticula ei, ele dispar amândou? ?i las? în locul lor energie.Acea energie creeaz? din nou perechi de particul?-antiparticul?, care iar reiau ciclul. Ai o reac?ie în lan?, care are loc în interiorul vidului, de-aia se spune c? nu este gol. Nu exist? niciodat? un vid perfect, pentru c? dac? ar exista, s-ar pr?bu?i tot universul, ca într-o gaur? neagr?.

Poanta este c? tot creând a?a, ajungi la un nou mod de a produce energie. Dac? bombardezi vidul cu un fascicul suficient de mare energie, creezi perechi de particule, deci materie în vid, iar alea se anihilieaz? ?i creeaz? energie. Totul este s? ?tii cum s? extragi energia de acolo. Interesul este imens, nu atât aici pe P?mânt, pentru lucrurile cu care ne juc?m noi, ci pentru zobrurile cosmice ?i studiul fenomenelor din cosmologie”, poveste?te Andrei Doroban?u cum SF-ul din filme sau din c?r?i este într-adev?r dep??it de lucrurile discutate în acest moment, în lume, de fizicieni cât se poate de fideli pragmatismului.

Cum a luat na?tere proiectul ELI ?i câ?i bani se investesc la M?gurele

 

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

„Extreme Light Infrastructure” (ELI) a plecat de la ideea lui Gerard Mourou ?i a ajuns la un consor?iu de 13 ??ri, din care face parte ?i România, dezvoltat de Uniunea European?.

„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 f?cut profesorul Agârbiceanu primul laser românesc în 1964, aveau a?a ceva doar americanii ?i ru?ii”, spune Andrei Doroban?u.

Dup? discu?ii la nivel înalt, s-a ajuns la concluzia c? ELI se va construi cu trei piloni, în trei state europene diferite. Cinci ??ri au prezentat oferte pentru proiect – Cehia, Ungaria, România, Fran?a ?i Marea Britanie. Fran?a ?i Marea Britanie au pierdut, pentru c? 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 fizic? nuclear?, recunoscându-se super-expertiza româneasc? în acest domeniu. Ungurii studiaz? ceva vital (pilonul ELI de lâng? Szeged -n.r) – ob?inerea pulsurilor cât mai scurte, de ordinul atto (10 la puterea -18 – n.r). Cehii (pilonul ELI de lâng? Praga – n.r), afaceri?ti cum sunt, ?i-au luat ce au considerat c? este cea mai b?noas? chestie, pilonul în care studiaz? surse secundare. Fasciculul laser nu produce doar lumin?, ci ?i tot felul de alte chestii – neutroni, protoni, fiind surs? secundar? pentru diverse particule”, poveste?te fizicianul.

În 2017, când centrul ?tiin?ific de la M?gurele va fi complet opera?ional, directorul Nicolae Zamfir sper? s? 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 ?i sper?m ca ?i la M?gurele s? se creeze un astfel de parc. Se schimb? paradigma de transferuri tehnologice. Centrul va fi axat foarte mult pe cercet?ri aplicative, ale c?ror rezultate vor putea fi transferate firmelor de hi-tech”.

Pân? atunci, austriecii de la Strabag încep vineri construc?ia complexului de cl?diri ?i laboratoare, care se va întinde pe o suprafa?? de peste 31.000 de metri p?tra?i, dup? ce au câ?tigat în luna mai licita?ia public? pentru contractul de construc?ie al ELI-NP, de aproximativ 79 de milioane de euro. Costul total al proiectului de la M?gurele se ridic? la 356 de milioane de euro, bani din care 83% sunt asigura?i din fondurile structurale europene, iar restul din bugetul României.