Kita vertus, viešai žinomi šiame centre vykdomi tyrimai traukia daugelį mokslinio tyrimo grupių, bet ten patekti toli gražu nelengva: reikia ne tik būti kompetentingiems tam tikroje CERN’o programos srityje, bet ir pasiekti, kad atstovaujamo kolektyvo kompetenciją pripažintų CERN’as.

Kodėl kyla noras bendradarbiauti su CERN‘u?

Norima dalyvauti sprendžiant aktualias pasaulio pažinimo problemas, pavyzdžiui, pastaruoju metu atsakyti į klausimus, kodėl kūnai turi masę, t. y. kodėl egzistuoja gravitacija; kodėl pasaulis sukurtas iš medžiagos, o ne iš antimedžiagos; kas tai yra „tamsioji materija“; kokia medžiaga sudarė Visatą Didžiojo sprogimo metu.

CERN’o pagrindinė veikla susijusi su elementariųjų dalelių tyrimais, todėl, be fundamentinių materijos sandaros tyrimų, apima ir detektorių jonizuojančiai radiacijai registruoti kūrimą, medžiagų atsparumo jonizuojančiai radiacijai tyrimus, eksperimentinių duomenų apdorojimo technologijas – visos šios veiklos metu gaunami rezultatai reikšmingi mūsų civilizacijai. Pavyzdžiui, sukurti ir kuriami nauji medicininės diagnostikos ir gydymo metodai. Nežinia, ar dabar turėtume internetą, jei www programinės įrangos nebūtų sukūręs CERN‘o bendradarbis dr. Timas Berners-Lee.

Lietuvos mokslininkų bendradarbiavimas su CERN’u

Lietuvos mokslininkai ilgą laiką šiose srityse dirbo fragmentiškai. O jų indėlis tyrimuose, susijusiuose su CERN’o problematika, atsiskleidė Lietuvai tapus nepriklausoma valstybe ir palengvėjus mokslinio bendradarbiavimo su kitomis šalimis sąlygoms. Pirmieji moksliniai tyrimai CERN’o programose buvo pradėti 1993 m., kada CERN’e iškilo poreikis įvertinti puslaidininkinių elektronikos elementų atsparumą radiacijai. Glazgo universiteto profesorius K. Smithas atrado, kad pasaulyje jau gerai žinomame Puslaidininkių fizikos institute Vilniuje akad. J. Poželos mokinio V. Bareikio sukurta krūvininkų pernašos reiškinių tyrimo metodika, pagrįsta didelio dažnio triukšmų spektro tyrimais, gali būti pritaikyta šiai problemai spręsti. Taip į CERN’o bendradarbiavimo programą RD8 tais metais įsitraukė Puslaidininkių fizikos instituto komanda, kurią sudarė V. Bareikis, J. Požela ir A. Matulionis.

Pasinaudoję šiuo ryšiu pranešėme apie savo gebėjimus tirti defektus puslaidininkiuose, ir tuoj pat, nepraėjus ir dviem savaitėms, į Vilnių vienas po kito atskrido abu RD8 programos vadovai italas C. del Papa ir škotas K. Smithas. Susipažinę su mūsų darbais jie pareiškė, kad mato perspektyvą, nes RD8 uždavinys – ištirti, ar GaAs radiacijos detektoriai yra tinkami tuo metu dar tik kuriamo Didžiojo hadronų kolaiderio detektoriams pagaminti. Kadangi jie nėra GaAs defektų specialistai, man buvo pasiūlyta padaryti pranešimus pagrindiniuose tos krypties mokslo centruose Jungtinėje Karalystėje: Šefildo, Lankasterio ir Glazgo universitetuose. Pranešimai buvo įvertinti teigiamai: tokio patyrimo, kurį mes įgavome bendradarbiaudami su Valstybiniu metalų ir lydinių institutu Maskvoje sovietmečio metais, ir mūsų turimų puslaidininkio savybių tyrimų metodikų šie mokslo centrai neturėjo. Todėl buvo priimti sprendimai pradėti bendradarbiavimo programą su Glazgo universitetu ir padidinti RD8 bendradarbiavo programos vykdytojų būrį GaAs detektorių savybių tyrimo komandoje Glazgo universitete.

Aptariant šios komandos išplėtimą pasiūlėme į ją įtraukti KTU Fizikinės elektronikos instituto technologų grupę, kurią gerai pažinojome, nes su šiuo kolektyvu, sovietmečiu priklausiusiu Kauno radijo matavimo technikos institutui „Lyra“, Vilniaus universitetas buvo sudaręs mokslinį gamybinį susivienijimą „Mikroelektronika“. Jie sutiko pagaminti naujos technologijos GaAs detektorius. Akad. J. Požela pasiūlė į programą įtraukti ir MGS „Venta“, kuri gamino integrinius grandynus GaAs – buvo tikimasi, kad ji sugebės pagaminti perspektyvius greitaveikius signalų stiprintuvus. Taip tarp CERN‘o darbų programos RD8 vykdytojų atsirado didelis tyrėjų ir technologų kolektyvas iš VU, KTU, PFI ir AB „Venta“. Ši programa baigėsi 1998 m., o jos vykdymo metu buvo nustatyta, kad GaAs nėra pakankamai atspari medžiaga LHC detektoriams, bet labai perspektyvi Rentgeno spindulių detektoriams kurti medicininiams tikslams. Tuo pirmasis bendradarbiavimo su CERN‘u etapas baigėsi, ir teko ieškoti naujų galimybių tęsti darbus įdomioje ir svarbioje mokslo ir technologijų srityje.

1996 m. buvo sukurta nauja programa silicio radiacijos detektorių atsparumui radiacijai didinti, pavadinta „RD48 Rose collaboration“. Jai teikėme savo pasiūlymus, pagrįstus bendradarbiavimo su SSRS elektronikos specialistais patirtimi. Matėme, kad mūsų perduotomis žiniomis naudojamasi, buvo žadama pakviesti mus į platesnę diskusiją, bet kvietimo nesulaukėme.

2001 m. pasibaigus RD48 programai buvo sukurta iniciatyvinė grupė naujai programai, kuri tęstų pradėtus darbus, parengti. Dalyvauju šiame darbe kaip Glazgo universiteto komandos narys, nes 1997 m. buvau išrinktas šio universiteto Fizikos ir astronomijos fakulteto vizituojančiu profesoriumi. Parengus programą ir jai gavus CERN‘o LHC tarybos pritarimą sudaryta programos valdymo struktūra, ir slaptu balsavimu aš buvau išrinktas vienos tyrimų linijos darbų koordinatoriumi. Kai reikėjo nurodyti instituciją, kuriai aš atstovauju, pasakiau, kad įrašytų Vilniaus universitetą. Taip Vilniaus universitetas tapo oficialiu CERN‘o programos RD50 „Radiacijai atsparūs jonizuojančios radiacijos detektoriai didelio šviesingumo kolaideriams“ vykdytoju. Netrukus buvome pakviesti įsitraukti ir į RD39 programą „Kriogeniniai jonizuojančios radiacijos detektoriai“, kurioje dalyvauti pakvietėme ir UAB „Elmika“.

Darbai abiejose programose sėkmingai plėtojosi. 2004 m. atvykę į Lietuvos mokslų akademiją CERN‘o atstovai (tarp jų nustebome pamatę prof. G. Mitselmacherį, kurio tėvas buvo žinomas VU Medicinos fakulteto profesorius) konstatavo, kad Lietuvos tyrėjai sėkmingai dalyvauja CERN‘o programose, ir pasiūlė pasirašyti Lietuvos ir CERN‘o bendradarbiavimo sutartį, kuri suteiktų galimybę ir kitoms tyrėjų komandoms įsitraukti į juos dominančias programas, taip pat ir pramonės įmonėms dalyvauti CERN‘o darbuose. Lietuvos Vyriausybė sutartį pasirašė ir darbų koordinaciją pavedė Lietuvos mokslų akademijai.

Algimantas Juozapavičius

Matematikos ir informatikos fakulteto prof. A. Juozapavičius be didelių svarstymų sutiko imtis ambicingų ir sudėtingų informacinių technologijų darbų ir jo vadovaujama tyrėjų, tarp kurių daug studentų, komanda, sėkmingai pasinaudojusi tiek CERN‘o, tiek „Sokrates-Erasmus“ programomis, įsitraukė į Didžiojo hadronų kolaiderio duomenų valdymo programas. Šiame fakultete buvo įrengtas stendas, realiu laiku demonstruojantis Didžiojo hadronų kolaiderio veikos būseną. Dėl kontaktų su CERN‘u ši grupė sėkmingai plėtoja naują, CERN‘o inicijuotą kompiuterinių resursų valdymo sistemą GRID, o tuose darbuose dalyvauja per dešimtį tyrėjų. Šis projektas apima naujų programų duomenų valdymui sukūrimą ar jau naudojamų programų galimybių išplėtimą. Į šias problemas daugiausia yra įsigilinęs Kompiuterijos katedros dr. V. Rapševičius, o keletas studentų keisdami vienas kitą dalyvauja CERN‘o darbuotojų grupėse, kuriose kontroliuoja informacinių sistemų darbą ir programuoja duotas užduotis.

VU Teorinės fizikos ir astronomijos instituto tyrėjų grupė sėkmingai dalyvauja CMS (Kompaktinis miuonų solenoidas) eksperimento programoje. Dėl to Vilniaus universiteto mokslininkų vardai aptinkami daugiau negu šimto aukšto reitingo mokslinių straipsnių bendraautorių sąrašuose (CERN‘e galioja principas, kad programoje dalyvaujantys ir registruoti tyrėjai yra svarbiausių publikacijų bendraautoriai). Vieno iš svarbiausių paskutinių straipsnių, kuriame skelbiama, kad CMS eksperimento metu yra atrasta nauja dalelė (tikėtina, Higso bozonas), bendraautorių sąraše yra M. Janulis, A. Juodagalvis, R. Naujikas (Vilniaus universitetas), A. Rinkevicius (doktorantas Floridos universitete, JAV, prof. G. Mitselmacherio grupėje). Šis ypač svarbus mokslinis rezultatas pasiektas nagrinėjant visas elementariųjų dalelių reakcijas, kurios vyksta suyrant Higso bozonui, ir išanalizavus milžinišką kiekį eksperimentinių duomenų.

Vykdant medžiagų, apšvitintų jonizuojančia spinduliuote, tyrimus pagal CMS detektorių modernizavimo, RD50 ir RD39 programas, į registruotų bendraautorių sąrašą buvo įtraukti mokslininkai E. Gaubas, V. Kalendra, V. Kalesinskas, V. Kažukauskas, A. Mekys, J. Storasta ir J. Vaitkus, o šiuose darbuose dalyvauja dar ir doktorantai bei daugiau jaunesnių tyrėjų. Darbo metu panaudojamos įvairios metodikos, kurių neturi partneriai ir kurios leidžia nustatyti svarbius puslaidininkio parametrus net tada, kada jis yra apšvitinamas intensyvia jonizuojančia spinduliuote. Vykdant šiuos tyrimus aptinkama ir netikėtų dėsningumų. Ypač reikšmingą dėsningumą (krūvininkų gyvavimo trukmės tiesinį sąryšį su apšvita) atrado VU Taikomųjų mokslų instituto habil. dr. E. Gaubas. Dėl šio atradimo buvome pakviesti į europinį FP7 programos projektą, kurio pareiškėjas yra CERN‘as ir kuriame panaudojant atrastą dėsningumą turime ištirti galimybes sukurti naują radiacijos monitoringui skirtą prietaisą ir jį išbandyti CERN‘e. Kita jo vadovaujamos tyrėjų komandos sukonstruota aparatūra sėkmingai keliauja per pasaulio mokslo centrus (Helsinkis, Liuvenas), nes šia aparatūra galima tirti bandinius juos švitinant didelio intensyvumo jonizuojančia spinduliuote, o to neturi kitos pasaulio laboratorijos.

Šių darbų vykdymas ir Lietuvos tarptautinio autoriteto stiprinimas susiduria tik su „mažytėmis problemomis“: tai jų finansavimo apimtis ir taisyklės. Vertėtų pažymėti, kad nors darbai vykdomi vadovaujantis Lietuvos Vyriausybės ir CERN‘o sutarties protokolais, o už gautus rezultatus reikia dukart per metus atsiskaityti CERN‘e, tačiau vykdymo sąlygos yra blogesnės negu tų projektų, kuriuos remia Lietuvos mokslo taryba.

Prieš akis ir kiti didelių energijų fizikos projektai, kurie reikalingi energijos programoms, branduolinių reaktorių atliekų nukenksminimui, moksliniams tyrimams. Lietuvos fizikai šiems darbams yra pasirengę ir tikisi, kad Lietuvos valdžia bus suinteresuota didinti Lietuvos indėlį šioms tarptautinės reikšmės problemoms spręsti.