Europejskie Źródło Spalacyjne

Europejskie Źródło Spalacyjne (ang. European Spallation Source) – międzynarodowy multidyscyplinarny ośrodek badawczy budowany od 2014 roku w Lund w Szwecji, którego głównym instrumentem badawczym będzie najsilniejsze na świecie impulsowe źródło neutronów. Na koniec lutego 2018 inwestycja była gotowa w ok. 40%. Uruchomienie planowane jest na rok 2023^[1].

Źródło będzie miało wiele zastosowań w badaniach materii, od biochemii i farmakologii, przez materiałoznawstwo, po fizykę cząstek. Jego działanie przyrównywane jest do mikroskopu pracującego w skali subatomowej. Wyniki badań prowadzonych w ESS mają być dostępne (po okresie karencji) dla wszystkich zainteresowanych – placówka będzie częścią projektu European Open Science Cloud^[1].

Centrum przetwarzania danych znajduje się w Kopenhadze^[2].

Historia i organizacja

Jednym z powodów budowy dużego europejskiego ośrodka badań neutronowych jest przydatność i popularność takich badań, ale jednocześnie ograniczony do nich dostęp. Szacuje się, że w Europie istnieje 10 średnich i dużych ośrodków do badań neutronowych dysponujących 25 000 instrumento-dniami badań rocznie i jednocześnie około 6 000 naukowców korzystających z tych metod badawczych. Daje to jedynie 4 dni dostępu rocznie do źródeł neutronowych, wliczając w to eksperymenty, ale też cele szkoleniowe i edukacyjne. ESS pozwoli na dodanie aż 4 000 kolejnych instrumento-dni do tej puli. ESS ma wykonywać około 800 eksperymentów rocznie, pracując około 200 dni w roku^[1]. Jednocześnie ESS będzie dysponował wyjątkowo jasnym źródłem neutronów. W niektórych zakresach nawet 100-krotnie jaśniejszym od możliwości innych źródeł na świecie. Ma to dać naukowcom zupełnie nowe możliwości badawcze^[3].

Konsorcjum ośrodka powstało w 2010 roku. Do 30 września 2015 istniało formalnie jako spółka akcyjna ufundowana przez rządy Szwecji i Danii. 1 października 2015 została przekształcona w formie europejskiego konsorcjum infrastruktury badawczej (ERIC) w paneuropejski ośrodek badawczy^[2]. Członkami założycielami przekształcenia są^[2]:

Czechy
Dania
Estonia
Francja
Niemcy
Polska
Szwajcaria
Szwecja
Węgry
Wielka Brytania
Włochy

Członkami obserwatorami (z możliwością zostania członkami zwykłymi) są^[2]:

Belgia
Holandia
Hiszpania

Najwyższym podmiotem decyzyjnym ośrodka jest Rada ESS. Przedstawicielami Polski w radzie są: Mateusz Gaczyński (z MNiSW) i Marek Jeżabek (z IFJ PAN). Dyrektorem generalnym jest John Womersley^[4].

Pracownicy ośrodka pochodzą z 50 różnych krajów. Szacuje się, że po otwarciu będzie odwiedzany przez dwa-trzy tysiące naukowców rocznie^[4].

Akcelerator

Sercem ośrodka zostanie liniowy akcelerator protonów zainstalowany w 600-metrowym tunelu. Wiązka protonów będzie przesyłana do budynku zwanego „bunkrem” (stanowiącego osłonę biologiczną), w nim zderzać się będzie z tarczą wolframową, gdzie w procesie spalacji dojdzie do emisji neutronów. Powstały strumień neutronów będzie kierowany do stacji badawczych zawierających instrumenty pomiarowe. Ma być to najsilniejsze impulsowe źródło neutronów na świecie^[1].

Instrumenty badawcze

Ze źródła neutronów korzystać będzie 15 unikalnych eksperymentów badawczo-pomiarowych, rozmieszczonych wokół „bunkra” na planie wachlarza^[a]^[5]:

NMX (W1) – dyfraktometr makromolekularny do badań biologicznych
BEER (W2) - dyfraktometr obrazujący do badań materiałowych
C-SPEC (W3) - spektrometr z analizatorem czasu przelotu
BIFROST (W4) - spektrometr neutronów zimnych
MIRACLES (W5) - spektrometr rozpraszania wstecznego z analizatorem czasu przelotu
MAGIC (W6) - polaryzacyjny dyfraktometr z analizatorem czasu przelotu do badań monokryształów
T-REX (W7) - spektrometr do pomiaru neutronów spolaryzowanych i niespolaryzowanych
HEIMDAL (W8) - dyfraktometr proszkowy neutronów termicznych
LOKI (N7) - szerokozakresowy dyfraktometr do pomiaru rozpraszania neutronów pod małymi kątami (technika SANS)
FREIA (N5) - reflektometr
ESTIA (E2) - reflektometr
SKADI (E3) - dyfraktometr do pomiaru rozpraszania neutronów pod małymi kątami (technika SANS)
VESPA (E7) - spektrometr rotacyjny
DREAM (S3) - neutronowy dyfraktometr proszkowy
ODIN (S2) - wielozadaniowy instrument obrazujący

Planowana jest rozbudowa palety instrumentów do 22, przy czym możliwy jest montaż jeszcze większej ich liczby.

Udział Polski

Budowa ośrodka realizowana jest jako europejskie konsorcjum infrastruktury badawczej (ERIC)^[6]. Koszt szacowany na 1,843 mld euro^[2], sfinansowany jest przez 17 krajów europejskich, w tym Polskę. Polska pokrywa 1,8% kosztów, czyli ok. 33 mln USD. Minimum 70% tego wkładu będzie pokryte aportem (usług i urządzeń) firm i instytucji z Polski^[1].

W projekt zaangażowane są: Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN, Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Politechnika Wrocławska, Politechnika Warszawska, Politechnika Łódzka. Instytucje te odpowiadają między innymi za samo źródło neutronów. Polscy podwykonawcy brali udział w budowie tunelu akceleratora. Docelowo w ośrodku będzie pracowało ok. 40 polskich naukowców i inżynierów^[1].

Uwagi

↑ Kolejność zgodnie ze wskazówkami zegara. W nawiasie numer portu wiązki neutronów.

Przypisy

↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Szymon Zdziebłowski: Najsilniejsze na świecie źródło neutronów do badań materii gotowe w 40 proc.. PAP, 2018-02-27. [dostęp 2018-02-27]. (pol.).
↑ ^a ^b ^c ^d ^e European Spallation Source: European Spallation Source - Organisation. European Spallation Source. [dostęp 2018-02-27]. (ang.).
↑ European Spallation Source: European Spallation Source - The ESS Mandate. European Spallation Source. [dostęp 2018-02-27]. (ang.).
↑ ^a ^b European Spallation Source: European Spallation Source - Governance. European Spallation Source. [dostęp 2018-02-27]. (ang.).
↑ European Spallation Source: European Spallation Source - Instruments. European Spallation Source. [dostęp 2018-02-27]. (ang.).
↑ European Spallation Source: European Spallation Source - About. European Spallation Source. [dostęp 2018-02-27]. (ang.).