NASZA POLITECHNIKA
W szwajcarskiej miejscowości Meyrin pod Genewą mieści się
Europejski Ośrodek Badań Jądrowych CERN. Ośrodek zajmuje się eksperymentalnymi
badaniami podstawowych cząstek materii.
Na podstawie zderzeń i rozpadu cząstek fizycy odkrywają jej
złożoną budowę, potwierdzając najczęściej wcześniejsze teoretyczne modele
struktury materii. Próbują również odpowiedzieć na pytania dotyczące przeszłości
materii od czasu wielkiego wybuchu oraz przewidywać jej zachowanie w odległej
przyszłości. Badania cząstek podstawowych mają ścisły związek z obserwacją zjawisk
w makrokosmosie i w sposób zasadniczy przyczyniają się do rozwoju naszej wiedzy o
wszechświecie.
Założony w 1954 r. CERN jest jednym z pierwszych wspólnych
europejskich przedsięwzięć. Współpracuje z nim ok. 7000 naukowców reprezentujących
ok. 500 uniwersytetów z ponad 80 krajów. Główne narzędzie Ośrodka stanowi obecnie
akcelerator LEP (Large Electron Positron Collider) - największa na świecie konstrukcja
tego typu. Umieszczony w kołowym tunelu o długości 27 km i średnicy przekroju f = 4 m, dla utrzymania idealnych warunków przeprowadzania
eksperymentów usytuowany jest on na głębokości około 100 m. Akcelerator LEP pracuje
od 1989 roku i do około roku 2006 zostanie wymieniony na LHC (Large Hadron Collider) -
akcelerator cząstek ciężkich. LHC będzie dysponował znacznie większą mocą, co
związane jest z pracą jego elektromagnesów w warunkach nadprzewodności (temp. 4K,
ciekły hel).
Od ponad dwudziestu lat z Ośrodkiem CERN współpracują fizycy z
Krakowa. W połowie lat osiemdziesiątych, w związku z projektem systemu chłodzenia
jednego z detektorów akceleratora LEP, poszukiwali oni doświadczonego inżyniera
umiejącego rozwiązać złożone problemy chłodnicze. Nieżyjący już prof. Zbigniew
Pietrzyk z naszej uczelni zasugerował wówczas osobę dr inż. Krzysztofa Pakońskiego,
absolwenta Wydziału Mechanicznego PK (specjalność chłodnictwo). Dr Pakoński,
wyjeżdżając wielokrotnie w latach 1985-89 do CERN-u, przyczynił się do
zaprojektowania i uruchomienia wspomnianego układu chłodniczego. Ówczesne kierownictwo
Oddziału EST (Division of Engineering Support and Technologies) zainteresowało się
wówczas udziałem polskich inżynierów w projektowaniu elementów akceleratora i jego
detektorów. Do działań projektowo-montażowych zaproszono pracownika Instytutu
Mechaniki i PKM (M - 1) mgr inż. Marka Stodulskiego, który w okresie 1987-89
przebywał w CERN-ie. Jego prace inżynierskie zostały również bardzo wysoko
ocenione.
W październiku 1990 r. do CERN-u przyjechał dr inż. Tadeusz
Kurtyka, adiunkt Instytutu M-1 w celu wykonania obliczeń elementów projektowanego
akceleratora LHC. Od jego pobytu rozpoczęła się ściślejsza współpraca naszego
Instytutu z Oddziałem EST. Kierownik Oddziału dr P. Faugarasa nawiązał kontakt z prof.
M. Życzkowskim, potem kolejni pracownicy Instytutu wykonali prace badawczo-projektowe dla
CERN-u. Od roku 1993 koordynacją współpracy zajmuje się również dr hab. inż. A.
Zieliński, prof. PK. W 1996 r. kierownictwo Oddziału EST przejął dr Dietrich
Gusewell, który rok później wizytował naszą uczelnię. W trakcie rewizyty w Genewie
(prof. J. Nizioł i dr hab. A. Zieliński) została podpisana umowa o współpracy
pomiędzy Instytutem M-1 PK i Oddziałem EST CERN. Współpraca ta wciąż się rozwija i
obejmuje obecnie kilkunastu pracowników Instytutu.
Utrzymywane są również kontakty z Działem Budowy Detektorów
Instytutu Fizyki Jądrowej w Krakowie (dr J. Błocki, dr J. Godlewski i wspomniany
wcześniej mgr M. Stodulski). Ten ostatni kończy obecnie pracę doktorską z
optymalizacji konstrukcji jednego z detektorów cząstek elementarnych eksperymentu PHOBOS
w Brookhaven National Laboratory, USA (promotor: dr hab. A. Zieliński, prof. PK).
We współpracę z CERN-em zaangażowane są wszystkie cztery zakłady
Instytutu M - 1 PK: Mechaniki Ciał Odkształcalnych, Podstaw Konstrukcji
Maszyn, Dynamiki Układów Mechanicznych oraz Katedra Mechaniki Doświadczalnej i
Biomechaniki. Opracowywane projekty omawiane są na seminariach naukowych.
Indywidualnie współpracowali lub współpracują z CERN-em
następujący pracownicy Instytutu: prof. zw. dr hab. inż. Michał Życzkowski (dyr.
Instytutu do 1996 r.), prof. zw. dr hab. Józef Nizioł (dyr. Instytutu od 1996 r.), dr
hab. inż. Andrzej Zieliński, prof. PK (z-ca dyr. Instytutu ds. nauk.-bad. 1993-2000),
dr hab. inż. Jacek Krużelecki, prof. PK, dr inż. Jan Bielski, dr inż. Piotr
Cupiał, dr inż. Kazimierz Kowalczyk (zm. 1994 r.), dr inż. Maciej Krasiński, dr inż.
Tadeusz Kurtyka (od 1995 r. pracownik CERN, koordynuje współpracę ze strony Oddziału
EST CERN), dr inż. Stanisław Łaczek, dr inż. Marian Markiewicz (obecnie profesor w
Uniw. Techn. Hamburg-Harburg), dr inż. Grzegorz Milewski, dr inż. Błażej Skoczeń, dr
inż. Jacek Snamina, dr inż. Bogdan Szybiński, dr inż. Adam Wróblewski, mgr inż.
Leszek Barwacz.
Wymieniony zespół zajmuje się analizą, projektowaniem i
obliczeniami elementów akceleratora LHC oraz jego detektorów: ALICE (A Large Ion
Collider Experiment), ATLAS i CMS (The Compact Muon Selenoid).
Przykładowo, prowadzone są obliczenia statecznościowe komór
próżniowych, analiza konstrukcji nośnych detektorów, analiza drgań ich elementów,
badania niskocyklowego zniszczenia kompensatorów, obliczenia wytrzymałościowe
elektromagnesów nadprzewodzących oraz eksperymentalne badania pełzania i relaksacji ich
uzwojeń. Prace prowadzone są częściowo w Krakowie, lecz głównie podczas pobytów
pracowników Instytutu w CERN-ie (od kilku dni do kilku lat; najczęściej 1-2
miesięcy). Głównymi rezultatami współpracy są z jednej strony - zaprojektowane,
przebadane i częściowo już wykonane elementy jednej z najnowocześniejszych na świecie
konstrukcji, z drugiej zaś - wyszkoleni pracownicy Instytutu, obcujący na co dzień z
nowoczesną technologią. CERN stanowi dla nas poligon doświadczalny, na którym podnosi
się kwalifikacje dużej grupy pracowników. Kwalifikacje te owocują później wysokim
poziomem kształcenia studentów Wydziału Mechanicznego PK. Przykładowo można tu
wymienić dwie prace dyplomowe studentów specjalności mechanika komputerowa - A.
Łowińskiego i Z. Tokarza wykonywane częściowo w CERN-ie (pobyty 2-miesięczne w 1998
r.) oraz prace przejściowe inspirowane tematyką tamtejszych działań projektowych.
W wyniku współpracy powstało ok. 50 raportów w języku
angielskim oraz kilkanaście publikacji. Fragmentaryczne rezultaty badań prezentowano na
licznych konferencjach w Polsce i za granicą. Współpraca Instytutu M - 1 z
Oddziałem EST CERN rozwija się dynamicznie, dając pełną satysfakcję obu
współpracującym stronom.
_____________________________________________________________
Dr hab. inż. Andrzej P. Zieliński, prof. PK - Wydział Mechaniczny.