) |
| Bardzo cenilibymy sobie czonkostwo Polski w ILL - kraju, w ktrym poczenie naukowej ciekawoci i najwyszej klasy aparatury pomoe rozwiza te problemy. |
Instytut Laue-Langevina (ILL) jest midzynarodowym orodkiem fizyki i technologii materii skondensowanej. Powsta w styczniu 1967 roku z inicjatywy Francji i Niemiec. W 1973 roku do partnerstwa doczyo Zjednoczone Krlestwo. Niemiecki patron instytutu Max von Laue (1879-1960) by laureatem Nagrody Nobla w 1914 roku za odkrycie dyfrakcji promieni X na krysztaach, ktre potwierdzio falow natur promieniowania X, umoliwio pierwszy pomiar dugoci fali i pokazao usytuowanie atomw w krysztale. Paul Langevin (1872-1946), Francuz, wraz z Mari i Piotrem Curie zajmowa si magnetyzmem, ultradwikami oraz efektami relatywistycznymi. Przez 40 lat by dyrektorem cole de Physic et de Chimie w Paryu. Jego prace nad spowalnianiem szybkich neutronw poprzez zderzenia z atomami byy nieocenione dla budowy pierwszych reaktorw badawczych.
Kraje zaoycielskie finansoway Instytut w rwnych czciach. Pierwszym celem wsppracy byo zbudowanie silnego rda neutronw stanowicych znakomite narzdzie do bada podstawowych, dotyczcych wasnoci, struktury i dynamiki materii skondensowanej. Instytut zosta zlokalizowany w Grenoble, w poudniowo-wschodniej Francji. Wkrtce doczyo do niego kolejnych sze krajw: Austria, Hiszpania, Wochy, Czechy, Rosja i Szwajcaria.
Roczna skadka pastw czonkowskich wynosi od okoo miliona euro i nie zmienia si przez okres kilku lat. Opacenie skadki pokrywa koszty pracy uczonych pastwa czonkowskiego w ILL i utrzymania tam jego zespow, dajc im dostp do najnowoczeniejszej aparatury, kontakt i moliwo wsppracy ze specjalistami najwyszej klasy na wiecie, w zakresie bada materii skondensowanej metodami neutronowymi.
Presti ILL w zakresie bada fizyki fazy skondensowanej jest ogromny, wikszo najwartociowszych publikacji naukowych z tej dziedziny, ukazujcych si w ostatnich latach, zostaa wykonana na aparaturze w ILL.
W 1971 roku pastwa czonkowskie sfinansoway gruntown przebudow wysoko strumieniowego reaktora dziaajcego w Grenoble, tak e odtd sta si on najsilniejszym na wiecie rdem neutronw. Pracuje w sposb cigy w pidziesiciodniowych cyklach, pozwalajc naukowcom prowadzi rocznie ponad 750 eksperymentw. Rdze chodzonego cik wod reaktora jest otoczony przez zbiornik wody zdejonizowanej (pozbawionej jonw), co stanowi dodatkow ochron biologiczn. Produkowane w reaktorze neutrony maj prdko rzdu 20 tysicy km/s. Dla rnych eksperymentw s one rozdzielane i spowalniane w rnym stopniu, stanowic rda neutronw termicznych, gorcych, zimnych lub ultrazimnych. Wizki neutronw o okrelonej energii, poprzez okoo dwadziecia rur, kieruje si do czterdziestu stanowisk dowiadczalnych.
S to spektrometry o wysokiej zdolnoci rozdzielczej, kady przeznaczony do innego rodzaju analiz. Spektrometry czasu przelotu mierz prdko neutronw, spektrometry echa spinowego - najmniejsze zmiany tej prdkoci przez analiz zmian w rotacji spinw (spiny to malekie magnesy w neutronach), spektrometry niskoktowe su do badania materiaw z du molekularn struktur lub klastrw atomw (1-100 nanometrw), inne spektrometry s uywane do analiz struktur krystalicznych lub ruchw molekularnych.
Wizki neutronw odbijaj i kieruj w odpowiednie miejsce superzwierciada, prawie doskonale odbijajce. Zasada ich dziaania jest oparta na superpozycji bardzo cienkich warstw materiau, na przykad tytanu lub niklu, z duym wspczynnikiem odbicia neutronw. Dodawanie takich warstw zwiksza odbicie, zbliajc je do cakowitego. Oznacza to minimalizacj strat energii neutronw podczas kierowania wizki do odpowiednich spektrometrw. W ILL w rnych przyrzdach jest zamontowanych ponad 20 tysicy takich zwierciade.
Neutrony mog rejestrowa wpyw intensywnych pl magnetycznych na materiay zawierajce atomy magnetyczne. Bardzo silne pola s wytwarzane przez cewki nadprzewodzce. Jedna cewka moe wytworzy pole p miliona razy wysze ni ziemskie pole magnetyczne. Tak wysokie pole jest konieczne, aby utrzyma kierunek i warto polaryzacji neutronw. Pozwala to sporzdzi map gstoci magnetycznej w skali atomowej. ILL posiada sze rnych typw kriomagnesw, czyli magnesw dziaajcych w bardzo niskich temperaturach, niezbdnych uczonym do wyjanienia nadprzewodnictwa i magnetoopornoci.
Intensywne wizki neutronw i wyrafinowane spektrometry w ILL mog by rdem informacji, jeli posiadaj odpowiednio czue i precyzyjne detektory rozproszonych neutronw. ILL posiada szeroki zakres detektorw rnych ksztatw i funkcji: od detektorw punktowych poprzez jedno- lub dwuwymiarowe multidetektory uywane do liczenia i lokalizacji pooenia wielu tysicy neutronw na sekund. Uczeni z ILL rozwinli technik zliczania neutronw, stosujc tak zwane detektory mikrostripowe, zbudowane na szklanym podou. Maj one zdolno liczc dziesi razy wiksz ni detektory drutowe, za ktre George Charpak dosta Nagrod Nobla (1992), a ponadto s niezwykle stabilne.
Aparatura jest cigle ulepszana i unowoczeniana, co sprawia, e Instytut utrzymuje przez dugie lata dominujc rol w badaniach neutronowych i w zakresie fizyki materiaowej na wiecie, podobnie jak CERN w zakresie fizyki czstek.
Wadze ILL zapraszaj do czonkostwa nowe kraje. Szeroka, midzynarodowa wsppraca w zakresie bada materii skondensowanej metodami rozpraszania neutronw jest bardzo atrakcyjna. Przyczenie si Polski do ILL stanowi ogromn szans dla naszych specjalistw od bada neutronowych. Za stosunkowo niewielk kwot pozwoli rozwija si dziedzinie od lat uprawianej w Polsce, ktra - podobnie jak badania w zakresie fizyki czstek - wymaga coraz to bardziej wyrafinowanej i niezwykle kosztownej aparatury. To oczywiste, e pojedyncze, nawet bardzo bogate kraje nie s w stanie pokry kosztw odpowiedniej klasy przyrzdw, a midzynarodowe konsorcjum daje takie moliwoci. Potwierdza to ogromny sukces wsppracy fizykw w Europejskim Centrum Fizyki Czstek CERN.
Perspektywy rozszerzenia ILL byy dyskutowane ju na dwch konferencjach: w Delft - dla pastw Beneluksu i w Krakowie (wrzesie 2004) - dla krajw nowo przyjtych do Unii Europejskiej. Wybr Krakowa na miejsce spotkania wiadczy o uznaniu znaczenia osigni polskich specjalistw, zwaszcza fizykw z Zakadu Bada Strukturalnych Instytutu Fizyki Jdrowej PAN i Zakadu Fizyki Ciaa Staego Instytutu Fizyki UJ. ILL liczy na koncepcyjny wkad Polakw w dalszy rozwj tego midzynarodowego orodka, na ich twrcze pomysy wyrastajce z wieloletniego dowiadczenia pracy w dziedzinie badania materii skondensowanej tak znakomitym narzdziem, jakim s neutrony.
Gdybymy przegapili t okazj, polska fizyka neutronowa staaby si zaciankiem na tle wiatowym przez brak dostpu do nowoczesnych narzdzi badawczych. Fizycy krakowscy poczynili ju pewne kroki, postulujc wejcie w poczet czonkw ILL, ale droga do uzyskania pozytywnej decyzji wadz jest jeszcze duga.
O odpowied na kilka pyta dotyczcych centrum bada neutronowych w Grenoble poprosiam dyrektora Instytutu Laue-Langevina, profesora Colina J. Carlilea.
Jak Pan ocenia znaczenie ILL na tle europejskich priorytetw naukowych?
- Istnieje zaledwie kilka laboratoriw, ktre s zaliczane do najlepszych na wiecie. Oczywistym przykadem jest CERN - Europejskie Centrum Fizyki Czstek w Genewie, znane nie tylko w wskim zakresie wizytujcych go fizykw, ale rwnie wrd wyksztaconych ludzi ulicy, i wane dla modych, rozentuzjazmowanych studentw, ktrzy tam robi kariery w pracy naukowej.
ILL, z naukowego punktu widzenia, jest podobnie jak CERN, wiatowym liderem, tylko prowadzi badania w innym zakresie. Zajmuje si materi skondensowan: od inynierii materiaowej, poprzez magnetyzm i wysokotemperaturowe nadprzewodniki, farmaceutyki, polimery a do materiaw biochemicznych, protein i wirusw. Badamy materiay z ycia codziennego. Zrozumienie struktur atomowych i molekularnych oraz dynamiki tych materiaw jest podstawowe, jeli mamy rozumie ich funkcje i fizyczne wasnoci. Dlaczego na przykad ld utrzymuje si na powierzchni jeziora, a nie jest, jak wikszo materiaw w stanie staym, gciejszy ni ciecz, z ktrej powsta? Dlaczego baterie kilkaset razy doadowywane w kocu jednak padaj? Jaka wasno moleku aspiryny sprawia, e umierza ona bl gowy?
Odpowiedzi na te i wiele innych pyta s fundamentalne dla fizyki chemicznej i biologii, ale te interesujce dla przemysu. ILL jest jednym z siedmiu oddzielnych laboratoriw europejskich, z ktrych kade ma wyjtkowe aspekty. Zostay one poczone w europejsk organizacj, bdc w stanie lepiej argumentowa badania naukowe w centrach decyzyjnych zlokalizowanych w Brukseli lub w narodowych ministerstwach naukowych.
Jak rol w ILL mogyby spenia pastwa nowo przyjte do UE wrd krajw wiodcych, jak Francja, Wielka Brytania czy Niemcy?
- ILL ma dziewiciu europejskich partnerw. Aktualnie dyskutujemy zgod na przyjcie dwunastu innych krajw. To prawda, e najwiksi patnicy w Europie ju s czonkami ILL, lecz pienidze to tylko jedna strona medalu. Kultura naukowa kadego kraju w Europie jest bogata, rnorodna i zauwaalnie inna i moe stwarza dysproporcjonalny wkad w odkrycia. Wystarczy pomyle choby o Marii Curie i Georgeu Charpaku, laureatach Nagrody Nobla urodzonych w Polsce, lub oczywicie o Mikoaju Koperniku, eby uwiadomi sobie, e skromne pochodzenie nie przeszkadza jednostkom w robieniu znaczcych odkry, gdy jest to sprawa prostej ciekawoci i kultury.
Prowadzenie wsplnych bada w midzynarodowym laboratorium ma silne elementy synergii, gdy cao stanowi wicej ni suma poszczeglnych czci. Problemy stanowice trudno dla jednej grupy naukowcw, daj si atwiej rozwiza, jeli docz do niej uczeni z rnych orodkw, wzmacniajc w ten sposb potencja intelektualny zespou.
Ale chc zwrci uwag na inny cywilizacyjny aspekt nauki. yjemy w wieku, kiedy kady chtnie przyjmuje owoce bada naukowych: lasery, pyty CD, pprzewodnikowe telefony komrkowe i komputery, podczas gdy, paradoksalnie, jest niechtny nowym badaniom naukowym, na przykad nanotechnologii. Tu jest gboki problem, ktry powinien by adresowany zarwno do psychologw, jak i do naukowcw. Uczeni zwykle przekraczaj granice zastanego przez nich stanu wiedzy, pogbiaj j. Poza nielicznymi fundamentalistami, w wikszoci s wytrenowani w kwestionowaniu fundamentalnej prawdy, nawet gdy trzymaj si twardo swoich racji. S nastawieni i wyczuleni na wykrywanie rnic w systematycznych tendencjach. I jeli midzynarodowa wsppraca jest celem politycznym, to badania naukowe niewtpliwie stanowi doskona realizacj tego celu.
Znajc ograniczenia ekonomiczne Polski z jednej strony, i jej naukowy potencja z drugiej, czy namawiaby Pan Polsk do partnerstwa naukowego w ILL?
- Bez wtpienia tak! Jeli bierzemy pod uwag tylko argument ekonomiczny, ktry nie zawsze jest najlepszym kryterium w nauce, stwierdzamy, e tyle samo kosztuj le prowadzone eksperymenty, le prowadzone uniwersytety, biura czy urzdy, co dobrze prowadzone. Utrzymywa sie uniwersytetw czy akademii badawczych, wypaci ich pracownikom pensje, prowadzi sekretariaty i ca administracj, a jeszcze wyposaa je w przestarza aparatur lub przecia administracyjnymi zadaniami - to jest za ekonomia. Mae dodatkowe doinwestowanie pokryje dysproporcjonalne koszty i zwrci wielokrotnie inwestycje, poprzez modych ludzi wyksztaconych w midzynarodowym rodowisku, na najnowoczeniejszej aparaturze. To jest silne sprzenie zwrotne: chocia pocztkowe koszty mog si wydawa trudne do poniesienia, alternatywa jest daleko bardziej bolesna w przyszoci.
Zyski potencjau naukowego bd wyraniejsze, jeli odnie je do polskich uczonych, ktrzy byli pionierami w dziedzinie zastosowania rozpraszania neutronw do badania materii skondensowanej i maj znaczcy wkad w zrozumienie materiaw magnetycznych, zachowania ciekych krysztaw, dynamiki zwizkw molekularnych.
Jednake wspczesne badania odeszy daleko od prostych materiaw i kompleksowo jest teraz na porzdku dziennym. Rozpraszanie neutronw jest narzdziem stosowanym do badania tam magnetycznych, wydajnoci usuwania z wody pitnej wysokich poziomw zanieczyszcze (na przykad arszeniku), do katalizy i fizykochemii powierzchni oraz do badania struktur enzymw wanych dla zdrowia. Aby obj wszystkie te zagadnienia, potrzebny jest dostp do najlepszej aparatury i rnych, lecz komplementarnych technik pomiarowych. Bardzo cenilibymy sobie czonkostwo Polski w ILL - kraju, w ktrym poczenie naukowej ciekawoci i najwyszej klasy aparatury pomoe rozwiza te problemy.