NASZA POLITECHNIKA


Andrzej P. Zieliński

10 LAT WSPÓŁPRACY
Instytutu Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn PK
z Ośrodkiem Badań Jądrowych CERN w Genewie

    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.