Instytuty naukowe

18 Lutego

Prof. Leszek Roszkowski, źródło: Astrocent

Powstaje Astrocent: Międzynarodowy Instytut Astrofizyki Cząstek PAN

Decyzją prezesa Polskiej Akademii Nauk został utworzony Międzynarodowy Instytut Astrofizyki Cząstek PAN. Jednostka z siedzibą w Warszawie będzie pierwszą placówką w Europie Środkowo-Wschodniej w pełni ukierunkowaną na astrofizykę cząstek i technologie wspomagające.

W strukturze Polskiej Akademii Nauk działa obecnie 68 instytutów, które zatrudniają ponad 4,2 tys. pracowników naukowych. Ostatnim, który dołączył do „rodziny” PAN, był pod koniec 2020 roku Międzynarodowy Instytut Mechanizmów i Maszyn Molekularnych (IMol). O planach uruchomienia kolejnych trzech instytutów pisaliśmy już w połowie ubiegłego roku. Jednym z nich jest właśnie Międzynarodowy Instytut Astrofizyki Cząstek PAN, który będzie funkcjonował też pod skróconą nazwą Astrocent.

Powstał poprzez wyodrębnienie zakładu Astrocent: Centrum Naukowo-Technologiczne Astrofizyki Cząstek, założonego 1 lipca 2018 roku jako autonomiczna jednostka Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk. Jego powstanie praktycznie „od zera” i szybki rozwój były możliwe dzięki dotacji w wysokości prawie 38 mln zł w ramach programu Międzynarodowe Agendy Badawcze Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

W ciągu kilku lat utworzono 6 grup badawczych oraz uruchomiono w pełni wyposażone laboratorium elektroniczne i infrastrukturę cleanroom. W szczytowym momencie jednostka zatrudniała około 45, a w całym okresie trwania projektu – 68 naukowców z 19 krajów z 6 kontynentów. Badacze związani z Astrocentem są autorami ponad 150 artykułów w czasopismach indeksowanych przez JCR, uzyskali ponad 10 krajowych i międzynarodowych grantów badawczych, otrzymali 1 patent (a 2 następne są rozpatrywane) i 1 wzór przemysłowy, a także opracowali przełomowe technologie – od autonomicznych czujników sejsmicznych i infradźwiękowych po nowatorskie materiały zmieniające długość fali i koncepcje PET z ciekłym argonem do obrazowania medycznego.

Jak tłumaczył nam w ub.r. prof. Leszek Roszkowski, kierownik tej jednostki, dalszy rozwój w ramach CAMK PAN nie jest możliwy ze względu m.in. na ograniczenia lokalowe i finansowe. Jego zdaniem zakres działalności Astrocent, w szczególności charakter badań doświadczalnych i prac rozwojowych, czerpiących szeroko z metod doświadczalnej fizyki cząstek i fizyki jądrowej, jak i rozwijana w związku z tym baza aparaturowa, znacznie wykraczają poza profil badawczy CAMK PAN, oparty głównie na astronomii obserwacyjnej i astrofizyce.

Dlatego właśnie zdecydowano się na przekształcenie jednostki w nowy instytut PAN. Proces ten został wsparty łącznym pakietem finansowania w wysokości 30 mln euro. Największą część funduszy – 15 mln euro – zapewnił 6-letni projekt „Astrocent Plus” w ramach programu Horizon Europe Teaming for Excellence, realizowany od stycznia 2025 roku. Wymagane finansowanie komplementarne pochodzi z dwóch źródeł: 7 mln euro przyznało Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, natomiast 8 mln euro – Fundacja na rzecz Nauki Polskiej w ramach nowego programu Międzynarodowe Agendy Badawcze (MAB FENG). Oba te granty zostały przyznane pod koniec ubiegłego roku.

Astrocent został powołany z wizją zbudowania w Polsce światowej klasy centrum naukowo-technologicznego w dziedzinie astrofizyki cząstek. Dzisiaj robimy nowy, milowy krok w kierunku realizacji tej wizji – rozszerzamy nasze możliwości, wspieramy interdyscyplinarną współpracę i zapewniamy trwały wkład zarówno w polską naukę oraz jej umiędzynarodowienie, jak i innowacyjne technologie detekcyjne – skomentował decyzję PAN prof. Leszek Roszkowski, dyrektor nowo powstałego instytutu.

Misja na rzecz nauki i technologii

Misją Astrocentu jest prowadzenie pionierskich badań podstawowych oraz rozwój technologii, które umożliwiają szybszy postęp naukowy i otwierają drogę do praktycznych wdrożeń. Naukowcy instytutu zajmują się kluczowymi pytaniami dotyczącymi niewidzialnych aspektów wszechświata, tak po stronie rozważań teoretycznych, jak i badań doświadczalnych, a równolegle rozwijają zaawansowane rozwiązania technologiczne – od budowy ultraczułych detektorów, przez fotonikę, po nowoczesne czujniki i zaawansowane systemy danych. Technologie te są kluczowe dla osiągnięcia postępu w dziedzinie, a jednocześnie mają znaczący potencjał praktycznych zastosowań, przynosząc korzyści społeczne i gospodarcze; mogą znaleźć zastosowanie m.in. w obrazowaniu medycznym, monitorowaniu środowiska czy ochronie infrastruktury krytycznej.

W astrofizyce cząstek nie tylko śmiałe idee teoretyczne, ale także najnowocześniejsze wynalazki technologiczne są niezbędnym warunkiem przełomowych odkryć. Astrocent kładzie nacisk zarówno na nowatorskie technologie, jak i na samą naukę. Jestem przekonany, że nasze wynalazki i technologie znajdą realne zastosowanie i będą cennym wkładem w rozwój nowoczesnej gospodarki. Jednocześnie mam nadzieję, że transfer technologii zapewni nowemu instytutowi dodatkowe fundusze – podkreśla prof. Roszkowski.

Zabezpieczenie stałego finansowania jest kluczowym krokiem w kierunku zapewnienia solidnego gruntu do przekształcenia dotychczasowego centrum w nowoczesną instytucję naukową. Umożliwi ono nie tylko rozbudowę infrastruktury technicznej, ale również zatrudnienie ponad 100 badaczy – m.in. fizyków, inżynierów i programistów – oraz około 25 pracowników wsparcia administracyjnego, w tym jednostkę ds. transferu technologii i jednostkę
ds. komunikacji naukowej.

Wzmocnienie roli Polski na arenie międzynarodowej

Astrocent już obecnie odgrywa ważną rolę w międzynarodowych projektach współpracy w kluczowych obszarach astrofizyki cząstek: ciemnej materii, fal grawitacyjnych i neutrin. Jego zespoły uczestniczą w eksperymentach takich jak: DarkSide-20k czy DEAP-3600 do poszukiwania ciemnej materii, Advanced Virgo i Teleskop Einsteina – do badań fal grawitacyjnych, a także w projektach dotyczących neutrin – Hyper-Kamiokande oraz KM3NeT. Nawiązano strategiczne partnerstwo z Laboratoire Astro Particule et Cosmologie (APC) w Paryżu, jak również współprace z grupami badawczymi z wielu innych wiodących instytucji, w tym INFN i Gran Sasso Science Institute (GSSI) we Włoszech, DESY w Niemczech czy Instytut McDonalda w Kanadzie, CERN w Szwajcarii lub Princeton University w USA.

Jako międzynarodowy instytut PAN, Astrocent będzie reprezentować Polskę w krajowych i europejskich planach rozwoju infrastruktury badawczej, wzmacniając udział kraju w globalnych eksperymentach oraz szkoląc kolejne pokolenia naukowców i inżynierów.

Od niewidzialnego wszechświata do mierzalnych sygnałów

Dotychczasowe badania pokazały, że promieniowanie elektromagnetyczne, w tym znane wszystkim światło widzialne, stanowi jedynie niewielką część informacji docierających do Ziemi z kosmosu. Ogromna jego część ciągle pozostaje bardzo słabo poznana lub wręcz niewidoczna, czyli „ukryta”, np. stanowiąca około ¼ masy-energii wszechświata ciemna materia. Wiedzy o nim dostarczają m.in. promienie kosmiczne, neutrina i fale grawitacyjne. Te egzotyczne sygnały są zazwyczaj bardzo rzadkie lub też niezwykle słabe, co sprawia, że ich wykrywanie wymaga ultraczułych detektorów, dedykowanych sensorów, niezwykle niskoszumowej elektroniki, zaawansowanej fotodetekcji i potężnych metod analizy danych.

Astrofizyka cząstek – znana również jako fizyka astrocząstek – zajmuje się wykrywaniem właśnie tego typu sygnałów. Wykorzystuje „wielokanałowe” podejście, żeby przekształcić to, co jest jeszcze niewidzialne, w to, co ma się stać dla nas widzialne. Jest to stosunkowo nowa dziedzina badań, choć już może się pochwalić uzyskaniem szeregu nagród Nobla, z natury głęboko interdyscyplinarna, w której astronomia, astrofizyka i kosmologia obserwacyjna spotykają się ze światem kwantowym fizyki cząstek subatomowych, fizyki jądrowej, efektów względności Einsteina, geofizyki i wieloma innymi obszarami – zarówno po stronie teorii, jak i eksperymentu – sięgając aż do pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu.

Przełomowe odkrycia z ostatnich dziesięcioleci – w tym wykrycie fal grawitacyjnych i pomiar oscylacji neutrin – sprawiły, że zjawiska, które kiedyś były tylko teoretycznymi hipotezami, stały się precyzyjnymi narzędziami do badania wszechświata.

MK, źródło: PAN