Video EXCLUSIV: "Laserul de la Măgurele", folosit pentru tratarea cancerului şi o viitoare misiune pe Marte - VIDEO

"Ground breaking" este folosit în lumea cercetării pentru a descrie situaţii aflate la limita realităţii cunoscute de oamenii de ştiinţă, descoperiri cu un impact major la nivelul cercetării ştiinţifice. Denumit pe scurt "laserul de la Măgurele", echipamentul care urmează să fie instalat din această vară, este mult mai complex decât relevă simpla descriere folosită pentru publicul larg.

În realitate, "Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics" este format din două componente: prima este formată din două lasere de mare putere (două braţe a câte 10 petawaţi fiecare, 10 petawaţi însemnând 10% din puterea Soarelui), şi un generator de radiaţii gamma cu caracteristici performante, unice in lume, a explicat directorul proiectului, academicianul şi profesorul Nicolae Zamfir. Cele două componente sunt de o mare complexitate, iar pentru montarea lor, care se aseamănă cu asamblarea unei staţii spaţiale, spune profesorul Zamfir, a fost necesară construirea unui complex întreg de cercetare pe platforma de la Măgurele. Asamblarea echipamentelor se va finaliza în 2018, iar după aceea vor începe experimentele.

Cercetătorii îşi propun să găsească soluţii şi răspunsuri pentru o serie de probleme pe care încă nu le ştim sau nu le putem încă rezolva. Spre exemplu, o aplicaţie care ar putea rezulta din experimentele făcute la Măgurele este o metodă revoluţionară pentru tratarea cancerului, acolo unde nu se mai poate interveni chirurgical. Alte aplicaţii ar fi simularea radiaţiei cosmice pentru a vedea cum se comportă materialele din care sunt făcute staţiile spaţiale sau navetele spaţiale pentru o călătorie de lungă durată cum ar fi o viitoare misiune spre Marte. De asemenea, cercetătorii îşi propun să găsească răspunsuri la probleme de fizică teoretică, cum ar fi distribuţia elementelor în Univers. Nu în ultimul rând, la ELI-NP s-ar putea accelera particulele cu ajutorul laserului, metodă care ar putea putea înlocui pe viitor tehnologia folosită acum la CERN, adică marile acceleratoare de particule care au nişte costuri de construcţie şi operare astronomice.

Reporterii MEDIAFAX au vizitat clădirea care va găzdui cel mai puternic laser din lume şi echipamentul gamma, şi au vorbit cu o parte din specialiştii care s-au alăturat deja proiectului, dar şi cu directorul ELI-NP, profesorul Nicolae Zamfir.

"Pentru publicul larg, laserul este cel mai uşor de înţeles, dar sunt două echipamente mari. În primul rând este sistemul de laser de mare putere care are două braţe de câte 10 petawaţi fiecare plus un sistem gamma de mare intensitate. În momentul de faţă, în lume sunt în funcţiune câteva lasere de 1 petawat, unul fiind chiar la Institutul de Laseri de la Măgurele. În schimb, laserul de la ELI-NP va avea 10 petawaţi, ceea ce înseamnă 10% din puterea întregului Soare. E impresionant chiar pentru un cercetător, e o putere extraordinară care se va concentra pe un milimetru pătrat", a explicat Zamfir potenţialul laserului.

În ceea ce priveşte al doilea echipament, mai puţin cunoscut publicului, Zamfir a explicat şi ce presupune acesta.

"Radiaţia gamma este tot o radiaţie electromagnetică la fel ca lumina, doar că nu este vizibilă. Este generată de către surse radioactive, numai că acolo energiile sunt fixe, fiecare nucleu are o caracteristică de emisie de radiaţie gamma, iar cele mai multe sunt folositoare la doze care nu afectează sănătatea. Un exemplu de radiaţii gamma îi reprezintă cele emise de iod-131, un radioizotop care se foloseşte la diagnostocarea şi tratarea glandei tiroide. Un alt exemplu este tomograful, care se bazează pe emiterea unor radiaţii foarte slabe, de către un radioizotop, şi prin înregistrarea acestor radiaţii se vede profilul unui organ în interiorul corpului uman. La noi, radiaţiile gamma vor fi produse prin ciocnirea unui electron cu un foton (o particulă de lumină). În urma ciocnirii, printr-o lege simplă a fizicii, se preia energie de la electron către foton şi atunci fotonul îşi schimbă energia şi se transformă în cuantă gamma, deci trece din domeniul vizibil, în domeniul gamma", a mai detaliat Zamfir.

La ce foloseşte concret ELI-NP? Experimentele pe care le propun cercetătorii ar putea explica întrebări fundamentale despre Univers sau ar putea duce la soluţii pentru tratarea cancerului, ori a deşeurilor radioactive, a precizat profesorul.

"Cea mai importantă aplicaţie care e privită cu nerăbdare de comunitatea ştiinţifică internaţională, inclusiv de cei de la CERN, este posibilitatea de a accelera particule nu cu magneţi şi electromagneţi care să ducă la kilometri întregi de acceleratoare, ci cu ajutorul laserului, pe distanţe de microni sau de milimetri. Acceleratorul de la CERN are 27 de kilometri, toate distanţele astea costă, costă şi în radioprotecţie, adică mulţi bani se investesc în betoane. Dacă se demonstrează că se pot accelera cu laserul, atunci nu mai e nevoie de asemenea distanţe", a comentat profesorul Zamfir.

Din punctul de vedere al unui fizician, una dintre cele mai interesante întrebări la care ELI-NP ar putea răspunde este legată de distribuirea elementelor în Univers.

"Să vă dau un exemplu: de ce este atâta nisip (siliciu) şi atât de puţin aur sau argint? Întrebarea este cum s-au format aceste elemente şi de ce diferă cantităţile aflate în Univers. De asemenea, există semne de întrebare importante ce necesită determinări experimentale care nu se pot face decât la ELI, deci vom veni cu răspunsuri inedite la unele întrebări încă nerezolvate, iar aceste experimente se vor putea face numai la ELI", a menţionat directorul ELI-NP.

Un alt tip de experimente care se vor face la ELI-NP foloseşte mijloacele fizicii nucleare pentru caracterizarea interacţiei fasciculelor extrem de puternice de lumină laser cu materia. "Sunt fenomene noi, încă necunoscute, nu ştim exact ce se va întâmpla, ce legi vor guverna această interacţie, deci vorbim de studiul acestor comportări şi, eventual, apariţia unor legi noi", a spus profesorul Zamfir.

Un alt tip de experimente este legat de reacţiile nucleare induse de fotoni (particule de lumină), adică ceea ce oamenii de ştiinţă numesc reacţii fotonucleare. „Acesta este un concept vechi, dar nu a fost exploatat suficient până acum în istoria fizicii nucleare pentru că nu a existat o maşină capabilă să producă energii gamma de diversitatea care va fi la ELI-NP. Astfel, aici se vor studia aceste reacţii nucleare induse de lumină”, a explicat Zamfir.

Nu în ultimul rând, a patra categorie de experimente care se vor face la Măgurele o reprezintă aplicaţii în viaţa de zi cu zi sau în industria aero-spaţială. Sunt experimentele pe care publicul larg le poate înţelege mai bine şi despre care s-a scris în presă încă de la începutul proiectului.

Tipul acesta de experimente variază de la comportarea materialelor în câmp intens de radiaţie, până la experimente cu radiaţii gamma prin care s-ar putea trata cancerul acolo unde chirurgii nu pot ajunge, sau în tratarea deşeurilor radioactive.

"Spre exemplu, dacă vrem să trimitem o misiune spaţială pe Marte, trebuie să ne gândim că dificultatea nu constă numai în modul de comportare al corpului uman pe termen lung, în imponderabilitate, ci şi în modul de comportare a materialelor în câmp intens de radiaţie cosmică. În cosmos este un câmp intens de radiaţii care distruge materialele, le transformă proprietăţile. Astfel că, dacă trimiţi o misiune în spaţiu, o rachetă, trebuie să ai grijă că materialele din care este făcută rerspectiva rachetă îşi schimbă proprietăţile sub bombardamentul acestei radiaţii. Normal, e bine de studiat ce efect au radiaţiile asupra materialelor, înainte de a trimite misiunea în spaţiu. Avantajul la ELI-NP este că produce un câmp de radiaţii care simulează foarte bine radiaţia cosmică şi atunci poţi să studiezi efectele asupra materialelor într-un timp foarte scurt", a comentat profesorul o aplicaţie directă în domeniul aero-spaţial.

Mai sunt aplicaţiile legate de managementul materialelor nucleare sensibile: "E destul de acută problema trecerii frontierelor cu materiale nucleare care pot fi folosite la bombe (uraniu, plutoniu) fiindcă sunt foarte greu de detectat. Cu metode care se pot pune la punct la ELI-NP, se poate construi un sistem care să detecteze în timp real dacă un container conţine în interior un material din acesta. Mai există o aplicaţie legată de posibilitatea de a trata deşeuri radioactive prin generarea unor reacţii nucleare care pot să transforme componentele radioactive de viaţă lungă în componente radioactive de viaţă scurtă. În acest caz, trebuie să obţinem ioni şi protoni de mare energie care să fie folosiţi în astfel de reacţii".

În ceea ce priveşte tratarea cancerului, există aplicaţii legate de radiofarmaceutice. Practic, prin reacţiile generate de fotoni, există propuneri de producere a unor izotopi radioactivi care să fie folosiţi în medicină: "Există o metodă numită protonoterapie care, în ultimii ani, a luat amploare în statele dezvoltate, de tratare a tumorilor canceroase cu ioni acceleraţi. E o metodă folosită mai ales în zonele unde tumoarea nu permite o intervenţie chirurgicală (creier, ochi) şi deja s-a trecut de la faza de cercetare care fusese iniţiată la CERN, la faza de instalare în unele spitale din ţările mai dezvoltate, fiindcă numai ele îşi pot permite. Un astfel de accelerator costă în jur de 100 de milioane de dolari tocmai din cauza acestor măsuri de radioprotecţie. Dacă s-ar face accelerarea pe masă (cu laserul), atunci ar putea să-şi permită mai multe spitale să aibă aşa ceva".

Acestea sunt doar o parte din propunerile publicate în 2010 într-o carte albă a proiectului ELI-NP, în care au fost trecute peste 200 de experimente. Însă de cele mai multe ori, realizările finale depăşesc toate previziunile. „Întotdeauna o infrastructură de cercetare produce mult mai mult decât şi-au imaginat iniţial cercetătorii. Jules Verne nu se găseşte la tot pasul, nu poţi să-ţi imaginezi cu foarte multă uşurinţă cum vor fi lucruri care încă nu există”, a conchis profesorul Zamfir.