Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Ultraszybkie połączenie XFEL-NCBJ coraz bliżej

Recommended Posts

European XFEL i Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Otwocku-Świerku pod Warszawą zamierzają ustanowić pierwsze ultraszybkie połączenie komputerowe Niemiec i Polski. Celem przedsięwzięcia jest wykorzystanie Centrum Superkomputerowego CIŚ w NCBJ do przetwarzania i analizy danych generowanych w European XFEL.

Dedykowane połączenie komputerowe pomiędzy Hamburgiem i NCBJ będzie zapewniało szybkość transferu 100 gigabitów na sekundę (Gbit/s). Z wyjątkiem szybszego połączenia z DESY, to połączenie będzie około 100 razy szybsze niż obecne typowe połączenie internetowe European XFEL z innymi instytutami badawczymi. Dzięki niemu transfer danych dla średniego eksperymentu w obiekcie zajmuje około miesiąca . Dla porównania, szybkie łącza internetowe dla gospodarstw domowych zazwyczaj zapewniają około 250 Mb/s przy pobieraniu danych. Nowe połączenie będzie co najmniej 400 razy szybsze.

W projekcie instalacji nowego szybkiego połączenia dla przesyłu danych, wraz z European XFEL i NCBJ, wezmą również udział: Niemiecka Krajowa Sieć Badań i Edukacji (DFN), Centrum Superkomputerowo-Sieciowe w Instytucie Chemii Bioorganicznej w Poznaniu (PCSS), Naukowa i Akademicka Sieć Komputerowa (NASK) oraz Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY). Pod koniec maja tego roku partnerzy podpisali protokół ustaleń, który posłuży jako podstawa i punkt wyjścia do ustanowienia nowego szybkiego połączenia. Można je w dużej mierze zbudować na istniejącej infrastrukturze technicznej, ale trzeba będzie dodać pewne szczególne elementy. Na przykład połączenie między niemieckimi i polskimi sieciami badawczymi będzie możliwe dzięki Uniwersytetowi Europejskiemu Viadrina we Frankfurcie nad Odrą i sąsiedniemu polskiemu miastu Słubice.

Połączenie z NCBJ zapewni dodatkowe zasoby uzupełniające obecne zlokalizowane w Centrum Obliczeniowym DESY, gdzie wszystkie dane eksperymentalne z europejskiego XFEL były dotychczas analizowane i gdzie większość przetwarzania danych będzie nadal wykonywana.

Dzięki laserowi rentgenowskiemu dostarczającemu do 27 000 impulsów na sekundę, najszybsze detektory urządzenia umożliwiają przechwytywanie do 8000 obrazów w wysokiej rozdzielczości na sekundę. W połączeniu z innymi danymi z lasera rentgenowskiego i jego instrumentów badawczych uzyskuje się ogromny strumień danych, wymagający specjalnego zarządzania i analizy w celu zapewnienia prawidłowego uzyskiwania informacji naukowych. Strumień danych może osiągnąć nawet wielkość 1 petabajta na tydzień w szczytowym czasie działania użytkownika, co odpowiada milionowi gigabajtów (GB). Analiza tych danych stanowi podstawę do określenia trójwymiarowej struktury molekuł, badania niezwykle szybkich procesów za pomocą tak zwanych filmów molekularnych oraz badania nowych i ultraszybkich zjawisk w badaniach materiałowych.

Robert Feidenhans’l, dyrektor zarządzający European XFEL, powiedział: Współpraca z NCBJ w dziedzinie analizy danych jest przełomowym krokiem w kierunku coraz ściślejszego powiązania badań w Europie. Dodatkowe zasoby obliczeniowe nie tylko zwiększą wydajność, ale również zapewnią większą elastyczność operacyjną, co jest bardzo mile widziane. Musimy zwiększyć wymaganą wydajność obliczeniową dla naszych eksperymentów i cieszymy się, że wspólnie z naszymi partnerami NCBJ i DESY znaleźliśmy znakomite rozwiązanie.

European XFEL to europejski laser na swobodnych elektronach zbudowany międzynarodowym wysiłkiem w Hamburgu w Niemczech. Narodowe Centrum Badań Jądrowych jest polskim współudziałowcem tej inwestycji. XFEL rozpoczął badania we wrześniu 2017 r. W liczącym ponad 3 km długości tunelu elektrony najpierw rozpędzane są do prędkości bliskiej prędkości światła, a następnie przepuszczane są przez specjalnie ukształtowane pole magnetyczne, co zmusza je do emisji promieniowania elektromagnetycznego o bardzo dobrze kontrolowanych parametrach. Wytworzone w ten sposób wiązki rentgenowskie docierające do hali eksperymentalnej w ultrakrótkich impulsach mogą być wykorzystywane przez fizyków, chemików, biologów i inżynierów do badania materii i procesów w niej zachodzących.

PolFEL to polski laser na swobodnych elektronach budowany w NCBJ w Świerku na bazie doświadczeń zdobytych przy budowie lasera XFEL w Hamburgu. PolFEL będzie jedynym tego typu urządzeniem w Europie północno-wschodniej. Ze względu na swoją konstrukcję, w tym nadprzewodzące źródło elektronów opracowane przez naukowców ze Świerka, laser będzie oferował możliwości wykonywania badań dotąd niedostępnych na żadnym urządzeniu na świecie.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych jest instytutem działającym na podstawie przepisów ustawy o instytutach badawczych. Ministrem nadzorującym instytut jest minister energii. NCBJ jest największym instytutem badawczym w Polsce zatrudniającym ponad 1100 pracowników, w tym ponad 200 osób ze stopniem naukowym doktora, z czego ponad 60 osób ma status samodzielnych pracowników naukowych. W NCBJ pracuje ponad 200 osób z tytułem zawodowym inżyniera. Główna siedziba instytutu znajduje się w Otwocku w dzielnicy Świerk, gdzie zlokalizowany jest ośrodek jądrowy należący do NCBJ, w tym reaktor badawczy Maria. Instytut prowadzi badania naukowe i prace rozwojowe oraz wdrożeniowe w obszarze powiązanym z szeroko rozumianą fizyką subatomową, fizyką promieniowania, fizyką i technologiami jądrowymi oraz plazmowymi, fizyką materiałową, urządzeniami do akceleracji cząstek oraz detektorami, zastosowaniem tych urządzeń w medycynie i gospodarce oraz badaniami i produkcją radiofarmaceutyków. Instytut posiada najwyższą kategorię A+ przyznaną w wyniku oceny polskich jednostek naukowych dokonanej w 2017 r. Pozycję naukową instytutu wyznacza także liczba publikacji (ok. 500 rocznie) i liczba cytowań mierzona indeksem Hirscha (ponad 140). Są to wartości lokujące NCBJ w pierwszej piątce wśród wszystkich jednostek badawczych i akademickich w Polsce prowadzących porównywalne badania.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Laser rentgenowski na swobodnych elektronach: broń przyszłości w kosmicznych zmaganiach wojennych. W ziemskiej atmosferze niezbyt dobrze się sprawdza, ale w dalekim kosmosie to może być właśnie to, co będzie potrzebne do pokonania wrogich kosmitów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Reaktor MARIA jest jednym z głównych ośrodków napromieniania mikrosfer zawierających radioaktywny holm, które są stosowane w terapii nowotworów wątroby. Technologia opracowana w NCBJ na zlecenie firmy Quirem Medical – globalnego producenta mikrosfer teraperutycznych QuiremSpheres – służy pacjentom w kilkunastu wyspecjalizowanych klinikach w Europie.
      Mikrosfery o średnicy ok. 30 mikrometrów wykonane z polilaktydu holmu (polimeru kwasu mlekowego) służą do miejscowej radioterapii, głównie w przypadku nowotworów wątroby. Na etapie produkcji umieszcza się w nich stabilny izotop holm-165, który poprzez bombardowanie neutronami można przekształcić w radioaktywny izotop holm-166. Holm-166 ma bardzo przydatne właściwości. Jego czas życia jest stosunkowo krótki (ok. 27 godzin). Rozpadając się, emituje promieniowanie beta o energii ok. 2 MeV, którego zasięg w tkankach wynosi kilka milimetrów. Radioaktywny holm, uwięziony w mikrosferach, podaje się głównie pacjentom z zaawansowanymi nowotworami wątroby, wstrzykując zawiesinę z mikrogranulkami do odpowiednich naczyń krwionośnych prowadzących je do miejsca lokalizacji nowotworu. Promieniowanie beta, działając na dobrze zlokalizowanym obszarze, niszczy komórki rakowe, pozostawiając nietkniętą większość zdrowej części narządu. Procedura ta nazywana jest radioembiolizacją. Stosuje się ją w przypadku nowotworów nieoperacyjnych i niewrażliwych na chemioterapię. Holm ma dwie dodatkowe zalety: emituje także promieniowanie gamma, co pozwala precyzyjnie zlokalizować miejsca i ilości wprowadzonej do organizmu substancji radioaktywnej. Jest też paramagnetykiem, co stwarza dodatkowe możliwości m.in. śledzenia podanego specyfiku w organizmie.
      Jedyne stosowane obecnie w terapii mikrosfery zawierające holm są wytwarzane i dystrybuowane przez niderlandzką firmę Quirem Medical B.V. jako QuiremSpheres®. W 2017 r. zespół naukowców pracujących w reaktorze MARIA we współpracy z firmą Quirem Medical przystąpił do opracowania technologii napromienia mikrosfer holmowych. Zadanie wymagało dostosowania infrastruktury reaktora, a także wypracowania nowych rozwiązań technologicznych oraz procedur i nowej metodologii napromieniania materiałów tarczowych – opowiada dr inż. Rafał Prokopowicz, Kierownik Zakładu Badań Reaktorowych. Powodem tego jest fakt, że każda fiolka z mikrosferami zawiera naważkę przygotowaną do terapii konkretnego pacjenta i należy ją napromienić w taki sposób, aby w wyznaczonych dniu i godzinie terapii miała odpowiednią aktywność, ustaloną dla danego pacjenta”
      Każdy materiał podczas napromieniania podgrzewa się od promieniowania. Mikrosfery z poliaktydu są bardzo wrażliwe – ich degradacja może rozpocząć się już po osiągnięciu 60° C. Tymczasem muszą one zachować swój kształt podczas napromieniania, aby mogły swobodnie dostać się do leczonego miejsca po podaniu pacjentowi. „W celu poprawy warunków napromieniania mikrosfer, udoskonaliliśmy układ chłodzenia umieszczanych w reaktorze zasobników z mikrosferami” – wyjaśnia naukowiec. Konieczne było także umieszczenie w rdzeniu reaktora, tuż obok miejsca napromieniania, specjalnych detektorów promieniowania monitorujących cały czas warunki napromieniania. Stworzyliśmy specjalny algorytm i oparty na nim program komputerowy, który na podstawie sygnałów z detektorów ułatwia bardzo precyzyjne wyznaczanie czasu napromieniania poszczególnych zasobników z mikrosferami, tak aby uzyskały one aktywność wymaganą w czasie terapii. Jest to kluczowe narzędzie, niezbędne do prawidłowego napromieniania mikrosfer, ponieważ gęstość strumienia neutronów w reaktorze fluktuuje przez cały czas jego pracy.
      Naukowcy NCBJ we współpracy z Quirem opracowali także specjalne fiolki do napromieniania mikrosfer. Od nazwy reaktora zostały one nazwane fiolkami typu MARIA. Tajemnicą tych fiolek jest specjalne wyprofilowanie dna, które powoduje, że umieszczony w pojemniku materiał układa się w cienką, stosunkowo dobrze chłodzoną warstwę. Pojemniki plastikowe umieszcza się w zasobnikach metalowych, wprowadzanych później do kanałów pionowych reaktora – wyjaśnia inż. Łukasz Murawski, Kierownik Działu Technologii Napromieniań. Aby zapewnić jeszcze lepsze chłodzenie, we wnętrzu zasobnika powietrze zastępuje się helem. Tak przygotowane zasobniki wędrują pocztą hydrauliczną do miejsca napromieniania, a po odpowiednim czasie napromieniania w ten sam sposób są transportowane do komór gorących, gdzie przepakowywane są do pojemników transportowych. Dalej specjalna firma transportowa przewozi je ekspresowo do szpitala, gdzie czeka już pacjent. Najczęściej są to szpitale niemieckie i niderlandzkie. Czas gra tu wielką rolę, gdyż po upływie jednego dnia aktywność preparatu spada już o połowę. Ponieważ zapotrzebowania na realizację terapii pojawiają się z niewielkim wyprzedzeniem, zespół reaktora niemal przez całą dobę, 7 dni w tygodniu musi być gotowy do błyskawicznego przygotowania i przeprowadzenia napromieniania oraz ekspedycji mikrosfer. Wymaga to zaangażowania i ciągłej gotowości wielu specjalistów.
      Obecnie w reaktorze MARIA napromienia się fiolki z mikrosferami na potrzeby ponad 100 pacjentów rocznie. Są one wykorzystywane w kilkunastu klinikach rozsianych po całej Europie, m.in. w Roterdamie, Nijmegen, Utrechcie, Dreźnie, Magdeburgu, Jenie, Bazylei, Rzymie, Pizie, Barcelonie, Madrycie, Porto i innych. Od ponad trzech lat reaktor MARIA jest jednym z niewielu, a jednocześnie jednym z głównych miejsc napromieniowywania mikrosfer dla firmy Quirem. W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na terapie radioembolizacji z zastosowaniem Ho-166, współpraca ta będzie kontynuowana i rozwijana – zapewnia dr inż. Michał Gryziński, dyrektor Departamentu Eksploatacji Obiektów Jądrowych NCBJ. Mamy nadzieję na wybudowanie przy reaktorze MARIA laboratorium, które pozwoli NCBJ stać się centrum dystrybucji mikrosfer QuiremSpheres w Europie Wschodniej oraz w Polsce, gdzie na razie ta forma terapii nie jest jeszcze dostępna.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obliczenia wykonane przez polskich naukowców we współpracy z grupą uczonych z Dubnej (Rosja) pozwalają przewidywać z niedostępną dotąd dokładnością szanse wytworzenia nowych izotopów pierwiastków superciężkich. W pracy opublikowanej w prestiżowym czasopiśmie Physics Letters B zaprezentowali oni najbardziej obiecujące kanały produkcji szerokiej gamy izotopów o liczbie atomowej od 112 do 118 w różnych konfiguracjach zderzeń jądrowych prowadzących do ich powstania. Przewidywania wydają się być wiarygodne, jako że potwierdzają je ze znakomitą zgodnością dane eksperymentalne dostępne dla procesów już przebadanych.
      W pracy, która ukaże się w październikowym numerze Physics Letters B, międzynarodowy zespół naukowy zaprezentował nowe, niezwykle bogate i obiecujące wyniki przewidywań dla prawdopodobieństw (przekrojów czynnych) produkcji izotopów najcięższych pierwiastków o liczbach atomowych od 112 do 118. Obliczenia zostały przeprowadzone dla procesów fuzji indukowanej pociskami jądrowymi wapnia Ca-48 zgodnie z planami przyszłych eksperymentów. Polscy uczeni – prof. Michał Kowal, kierownik Zakładu Fizyki Teoretycznej Narodowego Centrum Badań Jądrowych i dr Piotr Jachimowicz z Uniwersytetu Zielonogórskiego – dostarczyli wyniki swoich rachunków uwzględniających niebrane do tej pory efekty, a mające ogromny wpływ na dokładność ostatecznie otrzymywanych wyników.
      Do tej pory, gdy liczono prawdopodobieństwa wytwarzania superciężkich izotopów, w ogóle nie brano pod uwagę efektów związanych z powłokowym charakterem punków siodłowych w rozszczepieniu jąder atomowych – wyjaśnia prof. Kowal. Wszyscy badacze zakładają brak efektów kwantowych dla tej kluczowej w procesie rozszczepienia konfiguracji jądrowej. My te efekty uwzględniliśmy, a co więcej podaliśmy przepis ich tłumienia wraz ze wzrostem temperatury tworzącego się superciężkiego układu jądrowego. Takie obliczenia nie były dotąd prezentowane nigdzie w literaturze.
      Aby uzyskać swój wynik, uczeni posłużyli się metodą statystyczną, generując miliony stanów nad stanem podstawowym i wspominanym punktem siodłowym. Metodę i wyniki opisali szczegółowo w równolegle skierowanej do publikacji pracy. Mając te wyniki, można było dość prosto policzyć prawdopodobieństwo przetrwania jąder wytworzonych w wyniku konkretnego zderzenia pocisku i odpowiednio dobranej tarczy – opowiada prof. Kowal. Po prostu, korzystając z podstawowej definicji prawdopodobieństwa przetrwania jądra złożonego, właściwie bez stosowania przybliżeń, oszacowaliśmy współzawodnictwo rozszczepienia z rożnymi innymi kanałami rozpadu.
      Badając stabilność i analizując możliwe kanały rozpadu tworzonych jąder, badacze uwzględnili zarówno rozpady poprzez emisję neutronów, jak i protonów oraz cząstek alfa. Wyniki zaprezentowane w pracy bardzo dobrze zgadzają się z danymi uzyskanymi w przeprowadzonych już eksperymentach. Jednocześnie autorzy wskazują na najbardziej obiecujące kanały produkcji nowych, niewytwarzanych dotąd izotopów, które mogłyby być wykorzystane w przyszłych planowanych eksperymentach.
      Rewelacyjna zgodność z istniejącymi funkcjami wzbudzania (prawdopodobieństwami syntezy jąder superciężkich) pozwala mieć zaufanie do zaprezentowanych prognoz i przewidywań. Szczególnie obiecujące dla niektórych kombinacji tarcza-pocisk okazują się kanały z emisją jednego protonu lub jednej cząstki alfa. Ten wynik jest intrygujący, gdyż może prowadzić do zupełnie nowych, nieznanych dziś izotopów jąder superciężkich. Ponieważ zaproponowane kanały reakcji nie są nadmiernie egzotyczne, a raczej łatwo dostępne w eksperymencie, już wkrótce okaże się, czy przewidywania uczonych co do możliwości produkcji tych nowych wyjątkowo ciężkich izotopów się potwierdzą.
      Już przed laty informowaliśmy, że ten sam zespół naukowy stwierdził, iż izomery pierwiastków superciężkich mogą być znacznie bardziej stabilne niż dotąd sądzono.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Facebook zbudował prototypowego robota, który porusza się po... liniach energetycznych. Bombyx – Jedwabnik – rozwija za sobą światłowód. Gdy dociera do słupa, przechodzi nad nim i kontynuuje swoją podróż. Robot służy do układania światłowodów wzdłuż istniejących napowietrznych linii średniego napięcia, a jego celem jest obniżenie kosztów budowy infrastruktury komunikacyjnej na całym świecie.
      Obecnie koszty budowy takiej infrastruktury są bardzo wysokie. Szczególnie, gdy pojawia się konieczność wykonania prac ziemnych. Stąd też pomysł, by wykorzystać istniejące linie energetyczne. Te bowiem dotarły już do wielu miejsc na świecie, więc dostawcy internetu mogliby z nich skorzystać i znacząco obniżyć koszty budowy infrastruktury. To zaś oznaczałoby obniżenie kosztów dla ich klientów.
      Facebook od dawna chce zwiększyć dostępność do internetu na całym świecie. Dlatego właśnie serwis społecznościowy zabrał się za opracowanie Bombyksa. Firma nie ma jednak zamiaru samodzielnie budować i sprzedawać takich robotów. Od przyszłego roku będzie udzielała licencji wszystkim chętnym przedsiębiorstwom, które będą chciały produkować takie urządzenia.
      Połowa ludzkości nie ma dostępu do internetu, mówi inżynier Karthik Yogeeswaran z Facebooka, członek grupy, która opracowała robota. Z tych 50% ludzi, którzy nie korzystają z internetu aż 80% mieszka na terenach, gdzie jest dostęp do telefonii komórkowej, jednak nie stać ich na smartfon i opłacenie abonamentu. Światłowód ma o wiele rzędów wielkości wyższą przepustowość niż jakakolwiek ina technologia. Pozwala na przesłanie większej ilości danych do większej liczby ludzi, dodaje Yogeeswaran.
      Brak dostępu do szybkich łączy internetowych nie jest wyłącznie problemem krajów ubogich. W USA agendy federalne i stanowe wydają miliardy dolarów na zwiększenie zasięgu i przepustowości sieci, a mimo to ciągle jest z tym kłopot. Budowa infrastruktury idzie powoli i jest bardzo kosztowna. Koszty wykonania prac ziemnych i ułożenia kabli mogą sięgnąć dziesiątków tysięcy dolarów za każdy kilometr. A jeśli nawet na jakimś odległym terenie już sieć powstanie, to koszty jej budowy, które trzeba uwzględnić w cenie oferowanych usług, mogą być tak duże, że wielu osób nie stać na korzystanie z nowo wybudowanej infrastruktury. Z oficjalnych danych wynika, że 18 milionów Amerykanów (5,6%) nie ma obecnie dostępu do szerokopasmowego internetu definiowanego jako łącze o przepustowości co najmniej 25/3 Mbit. Największy problem jest na wsiach, gdzie dostępu do takich łączy nie ma około 30% obywateli oraz 40% szkół i 60% instytucji opieki zdrowotnej znajdujących się poza dużymi miastami.
      Przed trzema laty specjaliści z Facebooka zaczęli zastanawiać się nad obniżeniem kosztów budowy infrastruktury światłowodowej. Yogeeswaran mówi, że pomysł wykorzystania linii średniego napięcia wpadł mu do głowy, gdy podróżował po afrykańskiej prowincji. Zauważył, że wiejskie tereny Ugandy są usiane liniami średniego napęcia. Inżynier wpadł więc na pomysł, by układać światłowody wzdłuż istniejących linii.
      Poszukując sposobów na zrealizowanie swojego pomysłu Yogeeswaran dowiedział się, że już w latach 80. ubiegłego wieku pojawiła się maszyna, która miała pomagać w układać światłowodów na liniach energetycznych. Nigdy nie odniosła  komercyjnego sukcesu. Częściowo dlatego, że była wybudowana za pomocą ówczesnej technologii. Korzystała z silników spalinowych i nie potrafiła omijać słupów. Musieli jej w tym pomagać ludzie. A to oznaczało konieczność wyłączenia prądu w całych liniach, mówi inżynier.
      Pomysł Facebooka polega na umieszczeniu na linii średniego napięcia lekkiego robota który owija światłowód wokół istniejącego kabla, samodzielnie się porusza i samodzielnie omija słupy. Zwykle przeciąganie kabli pomiędzy słupami wymaga pracy ciężkiego sprzętu i wielu osób. Dzięki Bombyxowi wystarczy 2-3 techników, pickup, kilka kilometrów światłowodu na szpuli i nieco innych narzędzi.
      Jako, że kable w liniach średniego napięcia są lżejsze i słabsze niż te w liniach wysokiego napięcia, robot musi być odpowiednio lekki, a w jego wnętrzu musi zmieścić się kabel, który jest cienki, ale na tyle wytrzymały, by przetrwał wiatry i duże wahania temperatur. Obecnie do napowietrznego układania stosuje się światłowody o średnicy 10–13 milimetrów, a te używane do owijania wokół istniejących kabli mają około 7 milimetrów średnicy. Tymczasem Facebook i jego partnerzy stworzyli napowietrzny światłowód o średnicy 4 milimetrów.
      Gdy już kabel powstał Facebook rozpoczął współpracę z firmą ULC Robotics. Jej wynikiem jest robot, który porusza się po liniach średniego napięcia i potrafi omijać izolatory oraz inne przeszkody na słupach bez pomocy człowieka. Bombyx pracuje na działającej linii, nie ma więc potrzeby wyłączania prądu. Jest również bardzo szybki. Ułożenie kilometra światłowodu zajmuje mu około 1,5 godziny.
      Zanim Facebook i jego partnerzy rozpoczną program pilotażowy, chcą jeszcze udoskonalić swojego robota. Chcą, by operowanie Bombyxem było na tyle łatwe, by robota nie musiał doglądać inżynier. Mają też zamiar opracować bezpieczne procedury korzystania z robota.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na początku stycznia Departament Energii USA poinformował o wybraniu lokalizacji dla nowego potężnego urządzenia badawczego fizyki wysokich energii. Zderzacz Elektron-Jon (EIC) ma powstać w Brookhaven National Laboratory (NY) kosztem ok. 2 mld. dolarów. Dwa przeciwbieżne akceleratory zderzać będą elektrony z protonami lub z jonami atomowymi, z możliwością polaryzacji obu wiązek. Program badawczy planowanych eksperymentów współtworzą naukowcy z NCBJ.
      Nowe urządzenie pozwoli na lepsze zrozumienie budowy najmniejszych cegiełek materii i oddziaływań, dzięki którym ona istnieje - wyjaśnia profesor Lech Szymanowski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). Fizycy na całym świecie przygotowują program badawczy EIC i pracują nad optymalizacją projektu akceleratorów i eksperymentów korzystających z ich wiązek.
      Wśród badaczy przygotowujących nowe eksperymenty jest m.in. polska grupa fizyków teoretyków z Departamentu Badań Podstawowych NCBJ. Doktorzy Paweł Sznajder i Jakub Wagner wraz z kolegami z francuskiego CEA przygotowali platformę obliczeniową PARTONS, pozwalającą na generowanie przewidywań dla EIC w oparciu o istniejącą wiedzę teoretyczną na temat oddziaływań silnych. Wyniki uzyskane dzięki tej platformie oraz dzięki technikom obliczeniowym takim jak sieci neuronowe i algorytm genetyczny pozwalają na tworzenie precyzyjnych przewidywań dla EIC, ale także na ocenę jego oczekiwanego wpływu na zrozumienie struktury materii - opisuje dr Sznajder. Niezwykła precyzja planowanych eksperymentów po raz pierwszy umożliwi stworzenie trójwymiarowych, tomograficznych obrazów wnętrza protonu. Przygotowane przez nas narzędzie jest unikalne - uzupełnia dr Wagner. Udało nam się uzyskać i opublikować już kilka prac z pierwszymi wynikami, które powinny ułatwić analizę teoretyczną danych uzyskanych w EIC.
      Materia jądrowa nadal nie jest dokładnie poznana, a oddziaływania w niej zachodzące potrafimy opisywać jedynie w dużym przybliżeniu - przekonuje dr Tolga Altinoluk, realizujący w NCBJ grant Unii Europejskiej dotyczący fizyki ciężkich jonów w EIC. Zderzenia z użyciem ciężkich jonów umożliwiają badanie nowych stanów materii, o niespotykanej dotychczas gęstości gluonów - cząstek przenoszących oddziaływania silne, odpowiedzialnych za istnienie m.in. protonu.
      Badania teoretyczne oddziaływań silnych na najbardziej elementarnym poziomie mają w NCBJ wieloletnią tradycję, a nasi naukowcy należą do grona światowych ekspertów w tej dziedzinie. W 2021 roku instytut wraz z Uniwersytetem Warszawskim będzie organizować międzynarodowe spotkanie fizyków pracujących nad EIC, goszczące kilkuset najwybitniejszych specjalistów z całego świata.
      Więcej na temat projektu EIC można przeczytać w informacji na stronie BNL

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN pod Genewą zatwierdziła kilka dni temu nowy eksperyment, który będzie badał własności najlżejszych cząstek materii, tzw. neutrin. Jest to pierwszy tego typu eksperyment przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), który rozpocznie nową erę badań nad neutrinami. W pracach nad projektem istotną rolę odegrał dr Sebastian Trojanowski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ).
      Planowany eksperyment FASERν (na końcu nazwy grecka mała litera „ni”) ma być nie tylko pierwszym takim detektorem w samym LHC, ale też w całej historii podobnych doświadczeń, w których dwa strumienie cząstek lecących w przeciwległych kierunkach zderzają się ze sobą. Otwiera to nową, fascynującą erę badań nad neutrinami, które są najbardziej nieuchwytnymi spośród znanych nam obecnie cząstek elementarnych.
      Neutrina produkowane w LHC to najbardziej energetyczne neutrina wytworzone kiedykolwiek przez człowieka. Można je jedynie porównać do neutrin powstałych w ekstremalnych zjawiskach takich jak zderzenia wysoko energetycznych promieni kosmicznych z atmosferą ziemską. Eksperyment FASERν przy LHC umożliwi laboratoryjne badanie tych cząstek przy energiach, dla których jak dotąd nie było to możliwe.
      Detektor FASERν będzie częścią większego, niedawno zatwierdzonego eksperymentu FASER, którego jednym z czterech pomysłodawców jest dr Sebastian Trojanowski związany z NCBJ oraz Uniwersytetem w Sheffield w Wielkiej Brytanii. FASERν to wyjątkowo mały detektor w porównaniu z typowymi eksperymentami neutrinowymi – mówi dr Trojanowski, który był bezpośrednio zaangażowany w prace przygotowawcze prowadzące do zatwierdzenia nowego detektora. Będzie to prostopadłościan o długości nieco ponad metra i szerokości jedynie 25cm. Tak niewielki rozmiar można było uzyskać dzięki precyzyjnemu dobraniu lokalizacji detektora, w miejscu gdzie trafia przeważająca część bardzo silnej wiązki neutrin produkowanych w LHC w punkcie kolizji protonów w detektorze ATLAS.
      Instalację nowego detektora będzie można przeprowadzić bardzo szybko, a zbieranie pierwszych danych rozpocznie się wraz z ponownym uruchomieniem LHC już w 2021 roku. FASERν może również utorować drogę do innych eksperymentów neutrinowych w przyszłych zderzaczach cząstek, zaś rezultaty tych eksperymentów będą mogły zostać użyte podczas planowania przyszłych, znacznie większych detektorów neutrin – mówi dr Jamie Boyd, jeden z liderów projektu FASER, na co dzień pracujący w ośrodku CERN pod Genewą.
      Choć nowy detektor FASERν jest osobnym instrumentem badawczym w stosunku do głównego detektora FASER zatwierdzonego wcześniej w tym roku, współgranie obydwu części eksperymentu może odegrać kluczową rolę w prowadzonych badaniach nad fizyką neutrin. Dodatkowo, w gronie kilku fizyków teoretyków z NCBJ oraz laboratorium SLAC w Stanach Zjednoczonych przeprowadziliśmy już pierwsze analizy ekscytujących perspektyw na odkrycie całkiem nowych cząstek elementarnych przy współudziale obu części eksperymentu FASER. Planujemy dalsze takie badania w przyszłości – wyjaśnia dr Trojanowski.
      Badania wysoko energetycznych neutrin nie tylko pomogą nam lepiej zrozumieć przebieg burzliwych zdarzeń nieustannie zachodzących na styku atmosfery ziemskiej z przestrzenią kosmiczną, lecz również rzucą więcej światła na naturę oddziaływań tych trudnych do detekcji cząstek. Teoretyczne spekulacje dotyczące istnienia neutrin sięgają lat 30. XX wieku, ale pierwsza ich eksperymentalna obserwacja nastąpiła dopiero niemal ćwierk wieku później. W późniejszym okresie opracowano teoretycznie dość szczegółowy opis oddziaływań neutrin z innymi cząstkami materii, który nadal jednak nie został dogłębnie przetestowany eksperymentalnie, szczególnie w obszarze wysokich energii charakterystycznych dla detektora FASERν. Jednym z głównych celów eksperymentu będzie sprawdzenie, czy dokładne pomiary własności neutrin w tym zakresie energii są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi i naszym obecnym stanem wiedzy, czy też nadszedł czas na weryfikację tych poglądów.
      Badanie neutrin jest jedną ze specjalności polskich fizyków i współpracujących kilku polskich ośrodków. Między innymi Warszawska Grupa Neutrinowa, której istotną część stanowią naukowcy z NCBJ, bierze udział w wielkim eksperymencie neutrinowym T2K w Japonii i przygotowuje kolejny eksperyment z planowanym jeszcze potężniejszym detektorem HyperKamiokande. W porównaniu z wielkimi eksperymentami neutrinowymi ulokowanymi w kopalniach jak T2K czy oceanach lub lodach Antarktydy, FASERν jest nową jakością i powinien dać naukowcom cenne oraz stosunkowo tanie narzędzie badania otaczającego nas świata.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...