Wkrótce polscy naukowcy rozpoczną badania na rodzimym synchrotronie. Brzmi kosmicznie, ale to ziemski wynalazek

Wejście do Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego Solaris, gdzie znajduje się synchrotron.
Wejście do Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego Solaris, gdzie znajduje się synchrotron. Fot. Michal Lepecki / Agencja Gazeta
Kosztował 200 mln zł, waży 150 ton, nosi imię na cześć Stanisława Lema i będzie największym w kraju, ale też i w tej części Europy multidyscyplinarnym urządzeniem badawczym. Wybudowany w Krakowie synchrotron, 29 maja podczas Dnia Otwartego Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS będzie można obejrzeć w ramach Małopolskiego Festiwalu Innowacji.

"Synchrotron” na pierwszy rzut oka może wywoływać emocje głównie u naukowców, ale na jego budowie skorzystamy wszyscy. Przewidując takie właśnie postawy zainteresowanych, naukowcy z NCPS wymieniają kilka obszarów, które zyskały dzięki dostępności promieniowania synchrotronowego.



Co się z tym robi?
Dzięki niemu doszło do powstania przełomowych metod diagnostycznych w medycynie. Akceleratory stosuje się w radioterapii, np. do naświetlania promieniowaniem jonizującym nowotworów. Naukowcy z Wielkiej Brytanii wykorzystali synchrotron do oceny poziomu żelaza w pojedynczych neuronach w mózgach osób dotkniętych chorobą Parkinsona.

Są one również podstawowym narzędziem fizyki jądrowej.

W archeologii przyspieszają badania pochodzenia artefaktów. Np. dzięki synchrotronom poznano zawartość starożytnych egipskich kosmetyków, a także skład materiałów użytych przez starożytnych Rzymian do budowy akweduktu Hadriana w Tunezji, co przyczyniło się do jego lepszej renowacji.

Badania na synchrotronach wykorzystuje przemysł spożywczy. Patrz choćby koncern Cadbury, do ulepszenia procesu produkcji i ostatecznie też i jakości czekolady. Korzysta z nich chętnie przemysł farmaceutyczny oraz laboratoria kryminalistyczne. – Synchrotron jest bowiem czułym urządzeniem i potrafi zidentyfikować najmniejsze drobinki materii, np. na ubraniu podejrzanego lub śladowe ilości trucizny – mówią badacze NCPS.

Synchrotron wszędzie
Ciekawym przykładem było wyjaśnienie przyczyny śmierci Ludwika van Beethovena. Uczeni z Argonne National Laboratory w USA zbadali sześć włosów Beethovena i ustalili, że powodem jego śmierci było zatrucie ołowiem. W próbkach włosów stężenie tego metalu zostało przekroczone stukrotnie.

Wykorzystano go nawet w sztuce. Zbadano nim obraz Vincenta Van Gogha „Pastwisko w kwiatach" i odkryto pod nim nową warstwę na płótnie - portret kobiety.

Dostęp do promieniowania synchrotronowego przyczynił się również do odkryć, za które przyznano nagrody Nobla. Jeden z nich w dziedzinie chemii za badania nad strukturą i funkcją rybosomu. Badacze wyjaśnili, jak wyglądają rybosomy i jak działają na poziomie atomowym, co miało kluczowe znaczenie dla rozumienia naukowych podstaw życia.
Jak to działa?
Synchrotron przyspiesza elektrony, które wytwarzają światło, czyli promieniowanie elektromagnetyczne w bardzo szerokim spektrum od podczerwieni do promieniowania rentgenowskiego. Taki zakres daje naukowcom nieograniczone możliwości. Do konkretnych eksperymentów mogą dobrać taką długość fali, która im najbardziej odpowiada.
Naukowcy bez granic

Synchrotron to taka pętla wielkości stadionu będąca pułapką magnetyczną dla elektronów. Można je w niej bardzo wygodnie i precyzyjnie rozpędzać, uzyskując światło testowe, dające nam wiedzę o rozłożeniu atomów w testowanym materiale.

Eksperci z NCPS specjalnie dla czytelników INN Poland opisują go tak:

- Synchrotron możemy porównać do bardzo specjalnej latarki, z pomocą której udaje nam się zajrzeć z ogromną precyzją w głąb materii. Możemy taką latarką zobaczyć skład jak i strukturę (budowę) tej materii. Ale nie tylko – możemy też badać reakcje naszych próbek na światło latarki oświetlając selektywnie wybrane jej składniki: atomy i molekuły. Możemy w ten sposób wymyślać nowe materiały, jak i nowe procesy (również technologiczne) - tłumaczą.
Eksperci NCPS dla Inn Poland

Synchrotron możemy porównać do BARDZO specjalnej latarki, z pomocą której udaje nam się zajrzeć z ogromną precyzją w głąb materii. Możemy taką latarką zobaczyć skład jak i strukturę (budowę) tej materii. Ale nie tylko – możemy też badać reakcje naszych próbek na światło naszej latarki oświetlając selektywnie wybrane jej składniki: atomy i molekuły. Możemy w ten sposób wymyślać nowe materiały, jak i nowe procesy (również technologiczne). Proszę sobie także wyobrazić możliwie jak najmniejszy blat. Następnie na środku tego blatu proszę wybrać niewielki obszar, a w centrum tego obszaru najmniejsze z możliwych ziarenko materii. A teraz proszę sobie wyobrazić urządzenie, które może zobaczyć z czego i w jaki sposób zbudowana jest ta drobinka, oglądając ją warstwa po warstwie, w dowolnie wybranej płaszczyźnie. Ponadto urządzenie to pozwala sprawdzić jak na naszą drobinkę wpłynie kontakt z cząsteczką dowolnej innej drobinki. To właśnie jest synchrotron. Synchrotron jest zatem urządzeniem, które łączy w sobie funkcje najbardziej precyzyjnego na świecie mikroskopu i jednocześnie skalpela, o tak szerokim zastosowaniu jak szerokie jest pojęcie materii.

Synchrotron krakowski to właśnie pętla o średnicy 96 metrów, umieszczona w hali o wielkości 3000 m 2, poniżej której (prawie 8 metrów pod ziemią znajduje się 40-metrowy akcelerator liniowy. W akceleratorze umieszczone jest elektronowe działo, wytwarzające elektrony. Tu również są one przyspieszane do prędkości bliskiej prędkości światła.

Gdy cząstki już pędzą, linią transferową dostają się do położonego o 3 metry wyżej serca synchrotronu (pierścienia akumulacyjnego), gdzie powstaje promieniowanie zwane światłem do badań (światło testowe). Wyjątkowe właściwości tego światła pozwalają naukowcom na prowadzenie zaawansowanych eksperymentów, do tej pory nie możliwych do wykonania w tradycyjnych laboratoriach.

Korzyści i zagrożenia
Zdaniem prof. Marka Stankiewicza, dyrektora NCPS SOLARIS, budowa synchrotronu w Krakowie nie tylko posłuży naukowcom i przedsiębiorcom, zainteresowanym jego wykorzystaniem, ale i samemu miastu. – Powstanie takiego ośrodka, goszczącego krajowe i zagraniczne grupy badawcze z pewnością będzie miało wpływ także na wzmocnienie potencjału turystycznego Krakowa, a co za tym idzie rozwój miejsc pracy (red. – takie miejsca przyciągają inwestorów z branży technologicznych) – mówi dyrektor.
Jak podają twórcy SOLARIS, zakłada się, iż rocznie docelowo w Centrum badania prowadzić będzie nawet 1000 naukowców, korzystających z usług hotelowych, gastronomicznych i oferty kulturalnej Krakowa.
Mieszkańcy nie muszą się bać
Naukowcy zapewniają przy tym, że urządzenie jest całkowicie bezpieczne. Wykonane z materiałów izolujących, które całkowicie zatrzymuje promieniowanie wewnątrz. Dla lepszego wyjaśnienia działania mechanizmu zabezpieczeń, eksperci porównują je do pracowni rentgenowskich.

– Ściany izolujące badaczy od promieniowania są zbudowane z betonu barytowego o gęstości 1,5 raza większej niż ściany tradycyjne, które izolują radiologa, gdy ten opuszcza pracownię rentgenowską w chwili naświetlania pacjenta – tłumaczą. – Dla osób na zewnątrz Centrum nie ma żadnego zagrożenia. Zresztą podobne synchrotrony powstały także w centrach innych dużych miast, np. w szwedzkim Lund. - podkreślają.

Dla kogo to cudo i za ile?
Z synchrotronu będą mogli korzystać wszyscy naukowcy w Polsce. Dodatkowo placówka będzie otwarta także dla naukowców z zagranicznych ośrodków. Z urządzenia skorzystają także przedsiębiorcy. Zakres badań na synchrotronie jest bardzo szeroki i tak naprawdę jego możliwości zależą tylko od wyobraźni badacza.

Jaki będzie koszt wynajęcia synchrotronu?
NCPS Solaris

Zakładamy, iż dzięki finansowaniu z resortu nauki, będziemy mogli zapewnić bezpłatny dostęp do urządzenia dla wszystkich naukowców z Polski. Opłaty pobierane będą prawdopodobnie wyłącznie od użytkowników prowadzących badania w celach komercyjnych.

Chcesz zobaczyć? Zarezerwuj!
Choć zasadniczo niedzielny wstęp na zwiedzanie krakowskiego superurządzenia będzie wolny, to jednak organizatorzy, przewidując duże zainteresowanie obiektem, apelują o wcześniejszą rezerwację. Zapewne warto skorzystać z możliwości obejrzenia synchrotronu, jeszcze przed jego uruchomieniem, bo zważywszy na to, że na jego start już od dawna czeka z niecierpliwością aż 36 polskich jednostek badawczych, gotowych od razu przystąpić do testów, to późniejsze zwiedzenie obiektu, może okazać się nie możliwe.

Jak bowiem informuje na swojej stronie NCPS, w momencie przeprowadzania badań dostęp do urządzenia będą mieli wyłącznie naukowcy, ściśle związani z danym projektem badawczym. Rezerwacji można dokonać poprzez mail, podany na stronie Małopolskiego Festiwalu Innowacji.
Trwa ładowanie komentarzy...