Polska obchodzi 30-lecie pracy w CERN – CERN Courier

Kiedy w latach pięćdziesiątych XX wieku utworzono CERN w celu zjednoczenia krajów europejskich do współpracy w zakresie badań naukowych po drugiej wojnie światowej, zaproszono do przyłączenia się kraje z Europy Wschodniej i Zachodniej. Jedynym krajem wschodnim, który przyjął wówczas apel, była Jugosławia. Przystąpienie Polski do CERN w 1991 r. było zatem szczególnie znaczącym momentem w historii organizacji, ponieważ jako pierwsze państwo za dawną żelazną kurtyną przystąpiło do CERN. W latach 90. jego przykład szybko podążyło kilka krajów Europy Wschodniej.

U podstaw udziału Polski w CERN leżała wizja trzech światowej klasy fizyków: Mariana Danysza i Jerzego Pniewskiego z Warszawy oraz Mariana Mięsowicza z Krakowa, którzy pierwsze kontakty z CERN-em nawiązali na początku lat 60. Główne obszary specjalizacji nauki polskiej w tamtym czasie zajmował się analizą danych z komory pęcherzykowej (zwłaszcza tych związanych z interakcjami o dużej wielokrotności), właściwościami dziwnych hadronów, wytwarzaniem amuletów i konstrukcją detektorów gazowych.

W 1963 roku Polska uzyskała status obserwatora w Zarządzie CERN – jako pierwszy kraj Europy Wschodniej, który to zrobił. W ciągu następnych 25 lat, niemal znikąd, powstała masa krytyczna krajowych grup naukowych, które na co dzień współpracowały z CERN. Pod koniec lat 80. społeczność CERN uznała, że ​​Polakom należy się pełny dostęp do CERN. Dzięki opiniom i wsparciu wielu znakomitych uczniów Danysz, Pniewski i Mięsowicz osiągnęli cel, który wydawał się niemożliwy do osiągnięcia. Dziś czerwono-biała flaga Polski zdobi listy członków wszystkich czterech głównych eksperymentów Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) i nie tylko.

Wejście do walki
Polska dołączyła do CERN dwa lata po uruchomieniu Wielkiego Zderzacza Elektronów Pozytonów (LEP), prekursora LHC. Mając już duży wkład w
Budując eksperyment LEP DELPHI, w szczególności jego krzemowy detektor wierzchołków, kalorymetr elektromagnetyczny i detektory RICH, polscy badacze szybko włączyli się w analizę danych DELPHI, w tym badania właściwości barionów kosmetycznych i poszukiwania cząstek supersymetrycznych.

Przystąpienie Polski do CERN 30 lat temu było pierwszym przypadkiem powrotu naszego narodu do struktur europejskich

Wraz z nadejściem ery LHC, Polacy stali się członkami wszystkich czterech głównych kolaboracji eksperymentalnych LHC. W ALICE jesteśmy dumni z naszego szerokiego wkładu w badania plazmy kwarkowej i gluonowej przy użyciu interferometrii HBT i sond elektromagnetycznych oraz z naszego udziału w projektowaniu i rozwoju oprogramowania dla komory projekcji czasowej ALICE. Polski wkład we współpracę ATLAS obejmuje nie tylko liczne działania programowe i sprzętowe (ten ostatni dotyczy detektora wewnętrznego i wyzwalacza), ale także analizy danych, w szczególności poszukiwania nowych fizyki w sektorze Higgsa, badania oddziaływań hadronów miękkich i sprężystych oraz centralną rolę analityczną w programie ciężkich jonów. Zaangażowanie w CMS skupiało się wokół systemu wykrywania mionów zastosowanego w eksperymencie, badań nad produkcją bozonu Higgsa i jego rozpadem na leptony tau, W⁺W^– interakcji i poszukiwania cząstek egzotycznych, zwłaszcza długowiecznych. Uzupełnieniem tej działalności jest także rozwój oprogramowania i koordynacja analiz fizycznych na potrzeby eksperymentu TOTEM. Wreszcie, polskie grupy w LHCb przejęły ważne obowiązki sprzętowe dla kilku poddetektorów (w tym VELO, RICH i wyzwalacza wysokiego poziomu) wraz z badaniami przejść b->s, pomiarami kąta γ układu CKM i badaniami za naruszenie CPT, żeby wymienić tylko kilka.

Poza Colliderami
Zakres naszych badań w CERN nigdy nie ograniczał się do LEP i LHC. W szczególności polscy badacze stanowią prawie jedną trzecią współpracowników eksperymentu ze stałym celem NA61/SHINE, gdzie są zaangażowani w program silnych interakcji eksperymentu. Tak naprawdę od końca lat 70. XX w. Polacy aktywnie uczestniczyli w całej serii eksperymentów z głęboko niesprężystym rozpraszaniem w CERN: EMC, NMC, SMC, COMPASS, a ostatnio AMBER. Eksperymenty te, poświęcone badaniu różnych aspektów struktury partonowej nukleonu, zaowocowały spektakularnymi odkryciami, w tym efektem EMC, cieniem jądrowym, „zagadką spinową” protonu i obrazowaniem 3D nukleonu.

Polscy badacze z dużym sukcesem wnieśli także wkład w badania w ośrodku ISOLDE w CERN. Jednym z najważniejszych osiągnięć było ustalenie współistnienia różnych form jądrowych, w tym oktupoli, przy niskiej energii wzbudzenia w jądrach radonu, radu i rtęci, wykorzystując technikę wzbudzenia Coulomba. Polskie zaangażowanie w eksperymenty neutrinowe w CERN rozpoczęło się od komory bąbelkowej BEBC, następnie przeprowadzono eksperyment CERN Dortmund Heidelberg Saclay Warsaw (CDHSW), a ostatnio udział w eksperymencie ICARUS i pobliskim detektorze T2K w ramach Platformy Neutrino z CERN. Jednocześnie uczestniczymy w przygotowaniach do przyszłych projektów CERN, w tym propozycji Future Circular Collider i Compact Linear Collider. W zakresie badań teoretycznych polscy badacze są znani z fenomenologicznego opisu silnych interakcji, a także odgrywają kluczową rolę w opracowywaniu pakietów oprogramowania Monte Carlo. W informatyce ogólnej Polska była regionalnym liderem we wdrażaniu platformy gridowej.

Ostatnie trzy dekady przyniosły kilkukrotny wzrost populacji polskich inżynierów i techników zajmujących się nauką o akceleratorach. Eksperci wnieśli znaczący wkład w budowę LHC, a następnie w realizację usług (np. zapewnienie jakości elektrycznej obwodów nadprzewodzących LHC) podczas długich kolejnych przestojów. Badania i rozwój detektorów to także silna aktywność polskich inżynierów i techników, na przykład poprzez członkostwo we współpracy CERN RD51, która istnieje w celu wspierania rozwoju i stosowania detektorów gazu z mikrowzorami. Działania te odbywają się w ścisłej współpracy z krajowym przemysłem, skupionym wokół zastosowań kriogenicznych. Rosnące lokalne doświadczenie w nauce o akceleratorach zaowocowało także utworzeniem pierwszego w Polsce centrum terapii hadronowej, zlokalizowanego w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie.

W ramach Poland@CERN 2019 w ponad 120 spotkaniach networkingowych wzięło udział ponad 20 firm i instytucji reprezentowanych przez około 60 uczestników

Współpracę CERN-u z polskim przemysłem zapoczątkował Maciej Chorowski i przykładów jest mnóstwo. Jednym z nich jest zakup pojemników próżniowych produkcji CHEMAR w Kielcach i RAFAKO w Raciborzu oraz części do kriostatów firmy METALCHEM w Kościanie. Dostawy przemysłowe dla CERN zapewniły także firmy KrioSystem we Wrocławiu i Turbotech w Płocku, m.in. elementy kriostatu do testowania prototypowych magnesów nadprzewodzących dla LHC. CERN eksploatuje także urządzenia wyprodukowane przez firmę ZPAS w Woliborzu, natomiast polska firma ZEC Service otrzymała nagrody CMS Gold za dostawę i montaż instalacji chłodniczych. Creotech Instruments – firma założona przez fizyka i dwóch inżynierów poznanych w CERN – jest stałym producentem elektroniki dla CERN i cieszy się ścisłą współpracą z zespołami inżynierskimi CERN. Polskie firmy transferują także technologię z CERN do przemysłu, jak np. TECHTRA we Wrocławiu, która uzyskała od CERN licencję na produkcję i komercjalizację arkuszy GEM (Gas Electron Multiplier). Dostawy do CERN realizują także m.in. FORMAT, Softcom czy Zakład Produkcji Doświadczalnej CEBEA z Bochni. Na najnowszej wystawie polskiego przemysłu w CERN, Poland@CERN 2019, ponad 20 firm i instytucji reprezentowanych przez około 60 uczestników wzięło udział w ponad 120 spotkaniach networkingowych.

Wpływ społeczny
Dzięki dołączeniu do CERN-u około 550 polskich nauczycieli odwiedziło laboratorium, a każdy z nich wrócił do swoich szkół z większą wiedzą i entuzjazmem, który mógł przekazać młodszym pokoleniom. Polska zajmuje szóste miejsce w Europie pod względem udziału w kursach mistrzowskich z fizyki cząstek elementarnych, a rocznie broni się co najmniej 10 polskich prac doktorskich opartych na badaniach CERN. W ciągu ostatnich 30 lat CERN stał się także drugim domem dla około 560 studentów kierunków technicznych, doktoranckich lub administracyjnych oraz 180 studentów wakacji, a obywatele polscy objęli około 150 stanowisk pracowniczych i 320 stypendiów.

Niektórzy objęli ważne stanowiska w CERN. Agnieszka Zalewska była prezesem Zarządu CERN w latach 2013–2015, Ewa Rondio pełniła funkcję członka zarządu CERN w latach 2009–2010, a Michał Turała przewodniczył zakładowi elektroniki i informatyki dla fizyki w latach 1995–1998. Co więcej, kilku naszych kolegów zostało wybranych na członków organów CERN, takich jak Komitet Polityki Naukowej. Nasza społeczność narodowa w CERN jest dobrze zintegrowana i lubi spędzać czas poza godzinami pracy, zwłaszcza podczas górskich spacerów i letnich pikników.

Przystąpienie Polski do CERN 30 lat temu było pierwszym przypadkiem powrotu naszego narodu do struktur europejskich, poprzedzającym Unię Europejską i NATO. Polska przystąpiła do Europejskiego Mechanizmu Promieniowania Synchrotronowego w 2004 r., Instytutu Laue-Langevina w 2006 r. i Europejskiej Agencji Kosmicznej w 2012 r. Była także członkiem-założycielem Europejskiego Źródła Spalacyjnego oraz Mechanizmu Badań Antyprotonów i Jonów, a także partnerem europejskiego lasera rentgenowskiego na swobodnych elektronach.

Dziś fizyką wysokich energii zajmuje się sześć instytutów badawczych i 11 wydziałów uniwersyteckich zlokalizowanych w ośmiu największych polskich miastach. Do krajowych projektów, które skorzystały na transferze technologii z CERN, należy Jagielloński detektor PET, w ramach którego badane są możliwości zastosowania niedrogich scyntylatorów plastikowych do obrazowania PET całego ciała oraz rozwój elektronicznych akceleratorów do radioterapii i skanowania ładunku w Narodowym Centrum Badań nad Zwierzętami. Energia nuklearna. Badania w Świerku, Warszawa.

W ciągu ostatnich kilku lat, dzięki ściślejszemu powiązaniu udziału w eksperymentach CERN z krajowym planem działania dotyczącym infrastruktur badawczych, ustabilizowano długoterminowy system finansowania członków CERN z Polski. Fakt ten, w połączeniu z opisanymi tutaj atrakcjami, pozwala mieć nadzieję, że w przyszłości CERN będzie jeszcze bardziej „polski”.