O realizare monumentală

Sunt puține momente când mă declar uimit de ceva. De data aceasta, chiar sunt luat prin surprindere de evoluția unui domeniu, dar mai ales de ceea ce înseamnă forța cunoștințelor fundamentale și puterea de recuperare. Țineți-vă bine că vă voi bombarda cu noțiuni noi!

Să începem de la o chestiune simplă: cum vedem în interiorul materiei? Cu microscopul! - veți răspunde. Doar că aici e o problemă. Microscopul uzual utilizează lumina, iar aceasta are o lungime de undă de ordinul sutelor de nanometri. Ce faci când e nevoie să pătrunzi și mai adânc în interiorul materiei? E clar că avem nevoie de o altă radiație cu o lungime de undă mai mică. Și aici intră în joc două elemente: unnul pe care îl cunoașteți și unul nou, situat la frontiera științei. Elementul cunoscut este radiația X, iar cel nou, puțin cunoscut la nivel de mase, este sincrotronul. I-am putea spune mega-microscop, dar, în realitate e mai mult de-atât: e un laborator pentru materie. 

Dacă vă gândiți la sincrotron ca la un microscop ceva mai dichisit, sunteți în eroare. În realitate e o hardughie imensă care face o treabă deosebit de complexă. Se pornește de la niște electroni care sunt accelerați la viteze apropiate de viteza luminii. Sunt introduși într-un așa-numit „inel de stocare” unde se învârt de miliarde de ori. Magneți foarte puternici obligă fluxul de electroni să-și schimbe direcția. Și aici apare fenomenul spectaculos: un electron încărcat electric care este accelerat, emite radiație electromagnetică. În sincrotron, această radiație este captată și transformată într-un fascicul experimental. Ei bine, cu fasciculul acela poți face o grămadă de treburi care țin de chestiuni fundamentale ale materiei. De exemplu, în medicină și biologie poți determina structura tridimensională a proteinelor și a altor molecule complexe, ceea ce este colosal în dezvoltarea unor noi medicamente sau în studierea unor mecanisme biologice sau a virusurilor. În zona materialelor poți studia structura cristalelor, defectele, fazele diferite ale unui material, dar și cum se comportă sub diverși factori/stimuli(încălzire, compresie, tensiuni diverse s.a.m.d.). Există aplicabilități ale sincrotroanelor în energie, chimie, industrie, chiar și în ... arheologie și artă. 

Partea și mai interesantă abia acum vine. Un sincrotron este, în esență, o uzină vie. În jurul inelului se află așa-numitele beamlines sau stații experimentale. Fiecare beamline este un laborator specializat într-un domeniu. E un ecosistem care e cărămida de fundație pentru dezvoltarea de tehnologii noi.

Ca să nu vă mai țin mult, vă voi mai spune că, în domeniul sincrotroanelor, avem patru generații. Desigur, cea mai avansată este generația a patra, care are ca reprezentat de vârf pe PETRA IV de la Hamburg, sincrotron aflat încă în dezvoltare. Acesta va transforma actualul PETRA III într-un sincrotron de generația a IV-a., proiectat ca pe unul dintre cele mai performante, cu obiectivul de a ajunge la limita fizică de difracție pentru un storage ring.

Și-acum vine surpriza absolută deoarece există un sincrotron chiar mai bun decât monstrul PETRA IV, care nu se limitează doar la a fi mai bun, ci împinge limitele generației actuale, fiind clasificat din start la generația 4+. Numele său? SKIF din ... Rusia, care începând din această lună este full funcțional!!! 

Poate că bănuiți că Rusia a iterat pe un proiect existent. De fapt, situația este mult mai spectaculoasă. Evgheni Levichev, directorul SKIF,  spune explicit că Rusia era ruptă de tehnologia contemporană deoarece nu a construit o sursă dedicată de generația III. Asta deoarece în perioada în care restul lumii construia astfel de instalații, Rusia a trecut prin Perestroika și proiectele au fost abandonate.

Saltul masiv pe care-l face prin SKIF a lăsat toată lumea cu bua umflată. Nimeni nu a vrut să ajute la dezvoltarea proiectului, cu toate că, în esență, astfel de proiecte sunt tratate diferit de comunitatea științifică internațională. Vestul a refuzat orice colaborare sau furnizare de materiale necesare, ceea ce i-a forțat pe ruși să facă TOTUL singuri, de la A la Z. Și-aici avem, din nou, un moment de perplexitate: un astfel de proiect implică uzual specialiști și tehnologii din zeci de țări. Rușii l-au făcut singuri! Și l-au făcut repede!

Sincrotronul este nucleul unui întreg ecosistem care permite dezvoltarea mai multor domenii de activitate. Primele beamline-uri care vor fi puse în funcțiune sunt cele dedicate zonelor de industrie chimică și petrochimică(în special în ceea ce privește cataliza), în materiale avansate(aliaje, ceramici, materiale compozite etc.), în energie(baterii, supercondensatori, pile de combustie etc.), biologie structurală și farmaceutică(noi medicamente), microelectronică și nanotehnologie(aici se așteaptă avansarea în domeniul litografierii, dar și al unor noi materiale pentru microelectronică), aplicații aerospațiale, auto navale și nucleare.

O caracteritică inedită a SKIF nu e aceea că permite „intrarea” și observarea în zonele discrete ale materiei, ci aceea  că se poate urmări în timp real ce se întâmplă. Adică ceva de genul „vreau să văd ce se întâmplă cu catalizatorul în timp ce reacția chimică are loc”.

SKIF nu este un sincrotron construit pentru un singur domeniu. Este o infrastructură multidisciplinară, dar cu o orientare foarte puternică spre știința materialelor + chimie/cataliză + energie + biologie aplicată. Pentru Rusia, proiectul este, în primul rând, un „laborator universal de materie”, destinat să afle cum sunt construite atom cu atom materialele, catalizatorii și moleculele biologice, dar, mai ales, cum se schimbă acestea în timp ce funcționează.

Știu că v-am introdus într-un domeniu nou, de frontieră, dar cred că a fost o călătorie interesantă, menită a vă deschide ochii în ceea ce privește infrastructura științifică de care ai nevoie pentru a te dezvolta în lumea de azi. Iată diferența dintre națiunile mari și cele mici: în timp ce cei mici n-au habar pe ce lume trăiesc, cei mari, chiar și-atunci când sunt rămași în urmă, aparent fără nicio șansă, își găsesc resursele pentru a renaște, chiar dacă sunt nevoiți s-o ia de la zero. Poate că acum, văzând eforturile monumentale pe care le fac rușii pentru a-și găsi locul în lume prin ei înșiși, ar trebui să realizăm o chestiune de-a dreptul jenantă pentru noi: în 1989, atunci când am schimbat regimul, China era binișor sub noi, din toate punctele de vedere. Uitați-vă la China de azi, care trăiește în SF și uitați-vă la noi care mai avem puțin și intrăm în preistorie. Căutați și înțelegeți diferențele!