Elettra – mini Cern na kraškem robu

Ženevski pospeševalnik delcev, največji na svetu, na leto pritegne veliko radovednih obiskovalcev, ki v Cern romajo željni znanja o osnovnih delcih in jedrski fiziki. Za obisk se je treba prej prijaviti in rezervirati termin, prav lahko pa se zgodi, da turisti na ogled čakajo od nekaj tednov do celo mesecev.

Cern je sicer od letošnje pomladi pa vse do januarja 2016 zaradi vzdrževalnih del zaprt za javnost, a nič ne de – pospeševalnik delcev, v manjši obliki, a prav tako izjemno zanimiv in brez dolgih čakalnih vrst, imamo na pragu vrat, v le uro vožnje iz Ljubljane oddaljeni Bazovici na kraškem robu. Ob lokalni cesti proti Trstu tabla »Elettra Sincrotrone Trieste« usmeri proti znanstvenemu centru, kjer se dogajajo številni uporabni eksperimenti.

Če te zadene svetlobni delec

Pred ogromnim kompleksom, v katerem največjo pozornost pritegne bela stavba okrogle oblike, nas pričaka italijanska ekipa z dr. Marcom Peloiem na čelu. Kot takoj pove, je sinhrotron v nasprotju s cernskim hadronskim trkalnikom manj eksperimentalen, a bolj namenski; če v Švici odkrivajo nove osnovne delce, kot so pentakvarki in bozoni, tukaj svetlobo uporabljajo predvsem za preučevanje materialov v industriji, farmakologiji, arheologiji, biologiji in medicini.

Znanstveniki so že pred več kot šestdesetimi leti ugotovili, da elektroni, ki najlaže pospešijo do skoraj svetlobne hitrosti, v zavoju oddajajo poleg vidne še ultravijolično in rentgensko svetlobo, ki omogoča natančne raziskave materialov ter njihove kristalne in atomske strukture. V bazoviškem centru, kjer deluje več kot tisoč znanstvenikov z vsega sveta, imajo dva pospeševalnika: Elettro, zgrajeno konec 80. let, in novejši, nekaj let star Fermi – laser prostih elektronov, eden najnaprednejših pospeševalnikov na svetu.

Najprej opravimo varnostni pregled in vstopimo v osrednjo halo Elettre. Ta je sestavljena iz 260 metrov dolgega obroča, po katerem močni magneti v kroženje silijo elektrone visoke energije in jim dajejo pospešek, da je njihova hitrost blizu svetlobne. Pospešena svetloba doseže moč 2,5 gigaelektronvolta in oddaja elektromagnetne valove različnih dolžin; od infrardečih do rentgenskih žarkov. Smo torej izpostavljeni sevanju, vprašam dr. Peloia. Bi se lahko zgodilo, kar se je ruskemu znanstveniku Anatoliju Bugorskemu, ko ga je ob popravilu pospeševalnika U-70 leta 1978 zadel svetlobni delec? Bugorski je glavo vtaknil v obroč in presekal pot žarku, saj sistem zaradi napake ni bil ugasnjen. Čeprav ga ni nič zabolelo, je takrat dejal, da se mu je pred očmi zableščalo, kot da bi videl tisoče sonc. V naslednjih dneh mu je lice zateklo do neprepoznavnosti, koža se mu je na mestu opekline začela lupiti, a imel je srečo, da je preživel in da žarek ni prizadel vitalnih delov možganov. Še danes živeči znanstvenik ima zaradi »bližnjega srečanja« omrtvičeno levo stran obraza. Dr. Peloi me potolaži, da radiacija ne presega meja dovoljenega in kaj takega, kot se je zgodilo Bugorskemu, se v Elettri nikakor ne bi moglo, kajti takoj ko se odprejo vrata v pospeševalnik, ta ugasne, zato je vsakršno vzdrževanje, ki se zgodi enkrat na leto – le takrat namreč vstopajo v notranjost obroča – popolnoma varno. Notranjosti pospeševalnika, ki jo sestavljajo veliki magneti, seveda ni mogoče videti, saj je Elettra nenehno v pogonu, imajo pa zato za obiskovalce razstavljene primerke ob majhni maketi, s katero nam dr. Peloi v razumljivem jeziku razloži uporabnost sinhrotrona. Na obroč, po katerem potuje svetloba, je priključenih 26 laboratorijev – izstopnih točk v obliki različnih sob ali zgolj opremljenih s kopico instrumentov, na koncu katerih se dogajajo eksperimenti, pri katerih s pomočjo pospešene svetlobe dobijo informacije o naravi materialov.

Od violin do listov čajevca

Kaj vse torej preučujejo v Elettri? Da ne bi poškodovali 250 let starih violin z razstavljanjem, so s pomočjo svetlobe razbrali, kako so sestavljene, kakšne vrste les je bil uporabljen pri izdelavi in kako zgradba notranjosti vpliva na značilen zvok. V farmakologiji je veliko zanimanja za raziskovanje nanodelcev; tudi tega, kako se absorbirajo v človeško celico in ali jo lahko poškodujejo. Sinhrotron je uporaben v medicini; na koncu ene od linij je bolniška postelja in tam deluje nekakšen mamograf, le da je veliko bolj natančen. Seveda ni mišljeno, da bi ženske prihajale sem na pregled dojk, pojasni dr. Peloi, doktorji in radiologi le ugotavljajo, kako bi lahko izboljšali diagnostiko. Elettra je uporabna za optimizacijo industrijskih procesov; podjetje, ki prodaja zamrznjene rogljičke, poskuša ugotoviti, kako sestava testa vpliva na vzhajanje oziroma kako pripraviti pecivo, da bo bolj mehko in okusno.

In kdo lahko pride testirat znanstvene hipoteze oziroma materiale? Kot pove dr. Peloi, imajo dvakrat na leto razpise, na katere se z raziskovalnimi nalogami prijavijo znanstveniki in univerze, komisija jih nato obravnava in najboljšim odobri brezplačno uporabo pospeševalnika. Sinhrotron je na voljo tudi zasebnikom; podjetjem in industrijam, ki morajo za uro uporabe plačati od 300 do 400 evrov. Dr. Peloi, ki je pristojen tudi za to, da povezuje znanost in gospodarstvo, pove, da morda zveni veliko, toda s pomočjo raziskav v Eletrri lahko marsikdo optimizira proizvodnjo ali izdelke in tako veliko prihrani.

Čeprav na našem obhodu opazimo več moških obrazov, je v znanstvenem centru veliko žensk. Ne nazadnje je Slovenka Jana Kolar pred kratkim postala predsednica Cerica (Central European Research Infrastucture Consortiuma), katerega del je tudi italijanska Elettra. Tukaj delujejo tudi slovenski znanstveniki: prav na poskusu, ki ga opiše doktorica fizike Alessandra Gianoncielli, sodelujejo s kolegi z Biotehniške fakultete v Ljubljani in z Instituta Jožef Stefan. Ukvarjajo se z mikroskopskim preučevanjem različnih rastlin s pomočjo rentgenskih žarkov. Med drugim preučujejo liste čajevca in paradižnika ter tudi nekaterih žit, da bi ugotovili, kako in kje se v rastline absorbirajo težke kovine, kot je aluminij. Tako ugotavljajo, ali bi se dalo onesnaženo zemljo dekontaminirati z zasaditvijo rastlin, ki bi vsrkale zdravju škodljive delce.

Fermi, eden od štirih na svetu

Poleg Elettre je v Bazovici še laserski pospeševalnik Fermi, kjer pa svetloba ne kroži, ampak potuje linearno, po poti, dolgi 360 metrov. Razlika med obema je, razloži raziskovalec Riccardo Cucini, podobna razliki med fotografskim aparatom in videokamero. Elettra daje statične podobe, torej fotografije, v Fermiju pa dobijo dinamične posnetke. Omogoča raziskovanje različnih snovi, od plinov do tekočin in vseh stanj materije. Na svetu so še trije podobni, in sicer na Japonskem, v Nemčiji in ZDA, a je Fermi edinstven. Pot svetlobe v njem poteka pod zemljo, zgrajen je tako, da konstrukcija upošteva tudi njeno ukrivljenost, in nasploh je tako napreden in glede na mere zmogljiv, da si ga ogledujejo znanstveniki in konstruktorji od vsepovsod. Ima štiri raziskovalne linije, in drugače kot v Elettri, kjer lahko potekajo raziskave na vseh 26 linijah hkrati, je tukaj delo mogoče le v enem laboratoriju naenkrat. Prav zato je po njem veliko povpraševanje in je zaseden že prihodnje leto.

Znanstveni centri obratujejo tako rekoč brez prestanka, razen ko pospeševalnika ustavijo zaradi vzdrževalnih del. Za elektriko v Elettri porabijo sedem milijonov evrov na leto. Polovico okoli 60-milijonskega proračuna za delovanje centra vsako leto priskrbi država, nekaj denarja zberejo z razpisi in s sodelovanjem z gospodarstvom. Prav zato je nedaleč od Bazovice, pri Padričah, še velik znanstveni park Area Science Park, eden največjih v Italiji. V njem deluje več kot 80 zasebnih in javnih raziskovalnih laboratorijev, zagonskih podjetij, inštitutov in družb, v katerih je zaposlenih okoli 2400 ljudi.

Tam za konec znanstvenoturistične odisejade srečamo prof. dr. Francesca Longa z italijanskega nacionalnega inštituta za nuklearno fiziko, ki nas popelje še v svet temne snovi, satelitov in raziskovanja vesolja. O svojem delu in raziskovanju govori s takšnim veseljem, da bi marsikoga navdušil za podobno karierno pot. Promocija naravoslovja je tudi ena glavnih nalog obeh centrov, zato tako v Elettri kot v kampusu potekajo številne prireditve in dnevi odprtih vrat. Lani jih je obiskalo več kot 2400 šolarjev, Elettra pa ima že 6000 obiskovalcev na leto; prav zato imajo na spletni strani obrazec, kjer si je mogoče vsak teden zagotoviti vodeni ogled. Obljubljamo, da se vam bo po odkrivanju uporabnosti svetlobe in skrivnostih nevidnih delcev zasvetilo v glavi – a ne tako kot Bugorskemu.