Proiectul de construire a celui mai puternic laser din lume are aplicaţii imediate în domeniul medical şi cel nuclear. Dincolo de acestea, se urmăreşte descoperirea unei părţi de „fizică nouă”, după cum spune chiar directorul Institului care va găzdui partea românească de experiment, Nicolae Zamfir.
ELI (Extreme Light Infrastructure) este unul dintre cele 44 de proiecte foarte valoroase incluse în lista Forumului Strategiei Europene pentru Infrastructura de Cercetare (ESFRI). Ţinta este producerea unui laser cu o putere extrordinară, capabil să declanşeze o putere de 100 de petawaţi (100.000 de terrawaţi, 10 la puterea a 15-a waţi) într-o attosecundă (a miliarda parte dintr-o miliardime de secundă).
„Este primul astfel de proiect care se face la est de Rin”, spune Nicolae Zamfir, directorul Institutului de Fizică şi Inginerie Nucleară (IFIN). Dânsul ne explică miza României în acest joc, fazele proiectului, elementele pe care le va angrena şi aplicaţiile laserului nemaivăzut.
Cum a fost aleasă România
„Acest proiect este o poartă spre noi cunoştinţe în fizică”, atrag atenţia specialiştii ESFRI, în broşura de prezentare a celor 44 de proiecte. Între acestea, se găsesc opt proiecte din domeniul fizicii şi ingineriei. România participă la trei dintre acestea, toate având legături cu domeniul fizicii nucleare.
Dacă proiectele FAIR (un accelerator care doreşte să explice formarea materiei) şi SPIRAL2 (urmăreşte obţinerea de fascicule de izotopi cu intensităţi mult peste cele din prezent) se fac în Germania, respectiv Franţa, programul ELI se va face în România, Cehia şi Ungaria.
„S-a ales România deoarece beneficiază de un număr foarte mare de experţi în fizica nucleară. În plus, suntem membri fondatori la două proiecte de anvergură care au început deja, FAIR şi SPIRAL2”, explică Zamfir. Acesta se referă la specialiştii de la Institutul Naţional de Fizica Laserilor, Plasmei şi Radiaţiei.
PLAN. Schiţa construcţiei în care se va derula proiectul ELI
Sursa foto: extreme-light-infrastructure.eu
„Institutul este printre puţinele locuri din România care au reuşit să îşi păstreze specialişti. Spre exemplu, de la noi au plecat doar patru oameni în ultimii ani. În schimb, am primit 70 de români formaţi la universităţile de peste hotare. Aceste institute au un dublu-rol: să participe la circuitul mondial de valori şi să furnizeze specialişti pentru societate.Noi asta facem”, adaugă directorul IFIN.
„România are avantajul Măgurele. Din tot estul Europei, numai aici s-a făcut un institut după model vestic. Horia Hulubei (n.r. fondatorul institutului) a avut viziune şi a făcut Măgurelele după ceea ce văzuse în Franţa. La Măgurele, este cea mai mare concentrare de specialişti în fizică nucleară din estul Europei” – Nicolae Zamfir, director IFIN
Proiectul, în faza de pregătire
Costurile totale ale proiectului sunt destul de mari. Astfel, faza de pregătire va costa 85 de milioane de euro, iar cea de construcţie – 400 de milioane de euro. La acestea se adaugă costurile de operare ale instalaţiei, estimate la 50 de milioane de euro pe an.
Ţinta finală este producerea de 100 de petawaţi, dar riscul unui eşec trebuie luat în calcul. Astfel, s-a decis ca, în Cehia, România şi Ungaria să se construiască, în paralel, lasere capabile să genereze o putere de 10 petawaţi. Dacă acest obiectiv va fi îndeplinit, se va merge mai departe spre ţinta finală. Nu se ştie încă dacă, în cazul unui succes, România va fi gazda fazei finale a proiectului. Zamfir spune însă că, pentru ţara noastră, şansele sunt foarte mari, chiar cele mai mari din întreaga Europă.
Construcţia instalaţiei pentru obţinerea celor 10PW va începe în 2011 şi se va finaliza în 2015. Locul ales este Măgurele, în aria administrată de IFIN. La cercetare vor participa, permanent, 200 de specialişti.
Ce va putea face laserul
„Vorbim de un laser foarte puternic, care interacţionează cu materia. În timpul acestui proces, apar fenomeni noi. Deja vorbim de o fizică nouă şi despre şansa dezvoltării acestei ştiinţe”, explică Zamfir.
Dincolo de această parte de cercetare fundamentală, laserul va avea şi două întrebuinţări imediate. În plan medical, laserul va putea fi folosit pentru aşa-numita protonoterapie. Acest procedeu presupune trimiterea unui fascicul de protoni acceleraţi într-un ţesut, cu scopul de a distruge cu precizie o celulă bolnavă. Avantajul este că restul de componente din ţesut nu au de suferit.
În astfel de cazuri, rata de succes este de 90%. Potrivit profesorului Zamfir, practica este deja utilizată în lume, dar se simte nevoia unei alternative. Acesta explică: „Ciclotronul poate produce acest fascicul, dar unul costă 50 de milioane de dolari şi este foarte dificil de folosit. La ciclotroanei, preţurile nu vor scădea. În schimb, laserul oferă o alternativă mult mai ieftină pentru producerea acestor protoni acceleraţi, iar preţul lor este şi va fi în continuă scădere”.
A doua aplicaţie imediată este în sensibilul domeniu al deşeurilor radioactive. Aceste deşeuri au un timp de neutralizare foarte îndelungat, de mii de ani, fiind depozitate în depozite uriaşe şi atent izolate. În România, un astfel de depozit se află în Munţii Apuseni, acolo unde ajung containerele cu deşeurile care trec pe la Măgurele. Ceea ce laserul ar putea aduce nou este transformarea, prin iradiere, a nucleelor radioactive în nuclee cu un timp de înjumătăţire mult mai mic”.
Schiţa construcţiei în care se va derula proiectul ELI
„Când ecuaţii lui Maxwell preziceau existenţa undelor electromagnetice, acesta spunea „Nu ştiu la ce ar putea folosi descoperirea mea”. Aşa se întâmplă şi cu acest laser. Ar putea duce la descoperirea unor noi elemente de fizică, al cărui impact viitor ar putea fi unul incredibil” – Nicolae Zamfir, director IFIN
Ce avantaje are România
„Dacă vrei să te ţii în afara lumii ştiinţifice civilizate, nu te costă nimic. Dar, pe termen lung, pierzi, deoarece nu eşti parte a marilor descoperiri şi, implicit, nu ai acces facil la noile tehnologii”, spune Zamfir. Ceea ce vrea să spună fizicianul este că, în cazul unei descoperiri importante, România, ca ţară participantă, nu va fi nevoită să cumpere patentul pentru o invenţie care a derivat din această descoperire.
Spre exemplu, dacă laserul va fi dezvoltat şi va putea fi folosit în medicină, pentru distrugerea de celule bolnave cu o precizie extraordinară, România va beneficia de un preţ special al echipamentului. Acesta va fi cu mult inferior celui cerut unor ţări ca SUA, Japonia sau Norvegia, care nu participă la proiectul ELI.
Un alt avantaj este legat de păstrarea tinerilor cercetători în ţară, care vor beneficia de o recompensă materială la nivel european. Potrivit lui Zamfir, tinerii vor găsi în aceste proiecte europene şansa de a progresa ştiinţific în ţara lor şi, în acelaşi timp, de a fi plătiţi conform pregătirii. „Fără aceste programe, bruma noastră de specialişti s-ar evapora imediat”, concluzionează profesorul.
Schemă a interacţiunii dintre laser şi materie
„ELI va fi prima construcţie din lume dedicată interacţiunii laser-materie în regim ultra-relativist, furnizând nivele de intensitate fără precedent. Rezultatele obţinute în optica relativistă ne îndeamnă să continuăm cercetarea în regim ultra-relativist. Instalaţia finală va oferi o putere de 200.000 de ori mai mare decât întreaga putere a reţelei europene, dar numai pentru a miliarda parte dintr-o miliardime de secundă” – raportul ESFRI, anul 2008
