FAIR - Evropski center za raziskave z ioni in antiprotoni

Institut “Jožef Stefan”

Jamova 39

Ljubljana

Slovenija

T:+38640267696

Vodja: dr. Jelena VesićSodelavci: doc. dr. Matjaž Vencelj, Žiga Brenčič, dr. Gregor Košir

Sodelovanja

Spektroskopija z visoko ločljivostjo med letom / spektroskopija z razpadom (HiSpec/DeSpec) je namenjena spektroskopiji z visoko ločljivostjo po razpadu nestabilnega atomskega jedra ali vzbujenih stanj v eksotičnih jedrih po jedrskem vzbujanju. Poskusi obravnavajo ključna vprašanja jedrske strukture, reakcij in jedrske astrofizike na mejah jedrskega obstoja. Osnovno orodje je polje γ-žarkov z visoko ločljivostjo, ki ga dopolnjujejo različni pomožni detektorski sistemi za razlikovanje izomernih γ žarkov jeder, ki nas zanimajo, od neželenega sevanja v ozadju (pričakovana skupna hitrost želenega signala je okoli 0,001-1 razpada na sekundo, z ozadjem okoli 100-500 na sekundo na detektor). Naš sistem je optimiziral ključni sistem veta, ki temelji na detektorjih BGO (bizmutov germanat), vključno z optičnimi simulacijami transporta, razvojem elektronike za odčitavanje rezultatov in optimizacijo postavitve fotodiod. Trenutno poteka razvoj druge generacije elektronike, vključno z avtomatskimi temperaturnimi kompenzacijskimi in diagnostičnimi podsistemi, ki naj bi jo preizkusili leta 2022. Aktivno smo sodelovali v poskusih HiSpec/DeSpec Phase 0. Vključeni smo tudi v razvoj instrumentacije HISPEC-10, katerega namen je raziskati kratkotrajna ali kemično inertna jedra.

Zgoraj: Postavitev DESPEC za FAIR Phase 0

Osrednji instrument sodelovanja NUSTAR je Super-FRS. Edinstvenost pospeševalnega sistema FAIR je v tem, da je edini na svetu, ki bo lahko proizvedel izjemno intenzivne, visokoenergetske žarke najtežjega naravnega elementa, urana. Eksotična jedra bodo nastala bodisi z drobljenjem bodisi z cepitvijo. Reakcijske produkte bomo ločili od primarnih žarkov s pomočjo SFRS. SFRS bo skupaj s svojimi detektorji na žarkovnih linijah omogočal identifikacijo eksotičnih jeder od dogodka do dogodka. Visoka zmogljivost SFRS, pa tudi primarni žarki z visoko energijo/intenzivnostjo in uporaba najsodobnejših detektorskih sistemov bodo omogočili občutljivost poskusov, potrebnih za potrditev obstoja jedra za številne izotope.

Glavni instrument sodelovanja NUSTAR je separator fragmentov (FRS), ki ga bo nadomestil zmogljivejši SFRS, zasnovan kot edini magnetni separator na svetu, ki lahko loči intenziven žarek ionov katerega koli elementa, do mase urana. Masna slektivnost (S) FRS se dodatno drastično izboljša z ločevalnikom mase TOF - za slednjega smo razvili monitor za stabilizacijo elektrostatičnih leč in kmalu po namestitvi dosegli svetovni rekord v masni ločljivosti spektrometrov TOF. Sodelovali smo v poskusih FAIR Phase 0 SFRS.

Slovenska ekipa sodeluje pri razvoju eksperimentalne opreme, potrebne za natančne meritve izredno visokih napetosti. Sodelujemo tudi pri razvoju simulacijskega orodja za napovedovanje vedenja FRS-IC, ki operaterjem eksperimentov omogoča boljše in bolj poglobljeno razumevanje sistema.

Zgoraj: Shema FRS-IC

Poskus R3B na FAIR bo edina postavitev na svetu, ki bo omogočala kinematično dokončane meritve reakcij z relativističnimi žarki težkih ionov do približno 1 AGeV, kar zagotavlja dovolj visoko ločljivost, da omogoči celovito eksperimentalno preiskavo temeljnih vprašanj, povezanih z jedrsko zgradbo, astrofiziko in lastnosti razsutega (izospin-asimetričnega) jedrskega materiala. CALIFA (kalorimeter za odkrivanje (v letu) γ-žarkov in lahkih nabitih delcev), ki bo obkrožal reakcijski cilj, je eden ključnih detektorjev objekta R3B, zato je optimiziran za zahteve ambicioznega programa fizike s sodelovanjem R3B. Za sodelovanje z R3B smo pri nas sestavili in okarakterizirali 60 detektorskih elementov za scintilacijski kalorimeter CALIFA.

FAIR seminar na IJS 2022

Serija seminarjev bo na sporedu predvidoma v prvi polovici leta 2022. Cilj predavanj je širjenje znanja o pospeševalniškem centru FAIR (Darmstadt, Nemčija), enem največjih tovrstnih središč na svetu, med slovenskimi znanstveniki, znanstvenicami, inženirji, inženirkami ter študenti in študentkami. Na seminarjih bodo obravnavane glavne raziskovalne teme FAIRa (NUSTAR, CBM, PANDA, APPA), trenutni status projekta, predvsem pa sodelovanje slovenskih raziskovalnih skupin v tem projektu. Seminarji bodo organizirani v hibridni obliki – tako v živo kot z uporabo ene ali druge videokonferenčne metode. Posneti seminarji bodo na voljo v tej mapi.

Prvi iz serije seminarjev je bil kot kolokvij IJS izveden v sredo, 16. marca 2022, ob 11:15. Prof. dr. Paolo Giubellino in g. Joerg Blaurock (oba GSI/FAIR, Darmstadt, Nemčija) sta imela predavanje z naslovom "Vesolje v laboratoriju". Posnetek predavanja si lahko ogledate spodaj.

Na drugem seminarju iz serije FAIR "Raziskovalne možnosti in perspektive sodelovanja NUSTAR" bo predaval dr. Jürgen Gerl, FAIR/GSI, Darmstadt, v torek, 29. marca ob 10h v veliki predavalnici IJS, Jamova 39, 1000 Ljubljana. NUSTAR (Nuclear Structure, Astrophysics and Reactions), je največje sodelovanje za jedrsko fiziko na svetu. Začelo se je kot eden od štirih raziskovalnih stebrov velikega znanstvenega projekta FAIR, ki se gradi na GSI. NUSTAR izkorišča predvsem razpoložljivost eksotičnih redkih izotopskih žarkov, ki nastanejo z reakcijami fragmentacije in cepitve relativističnih težkih ionov na FAIR. Gradnja objektov FAIR ter proizvodnja strojnih in eksperimentalnih komponent poteka po načrtu. Dokler objekt FAIR ne bo začel delovati za prve poskuse leta 2025, se v GSI izvaja eksperimentalni program faze 0, ki uporablja trenutno razpoložljive eksperimentalne kapacitete.

Predavanje je bilo v angleškem jeziku. Posnetek predavanja si lahko pogledate spodaj.

Tretji seminar iz serije FAIR bo v ponedeljek, 23. maja 2022, ob 10h, tokrat samo preko ZOOM platforme,

Prof. dr. Marco Durante bo predaval o radioterapiji z delci in napredku na tem področju v zadnjih letih.

Radioterapija je ena najpogostejših in učinkovitih terapij za raka. Na splošno bolnike zdravijo z rentgenskimi žarki, ki jih proizvajajo elektronski pospeševalniki. Uporaba visokoenergijskih nabitih delcev je bila predlagana pred nekaj leti, tako zaradi njihovih fizikalnih kot radiobioloških prednosti v primerjavi z rentgenskimi žarki. Terapija z delci zdaj postaja nastajajoča tehnika v radioterapiji. Skupina za biofiziko pri GSI je v preteklih letih intenzivno delovala v pilotnem projektu 12C-ionske terapije.

Projekt terapije je utrl pot ionski terapiji v Evropi, kar je vodilo do izgradnje in načrtovanja več kliničnih pospeševalnikov. Vendar pa je na tem področju še vedno odprtih več raziskovalnih vprašanj, na primer: napovedovanje RBE različnih delcev v tumorjih in v normalnem tkivu; obdelava premikajočih se tarč; vpliv genetskega ozadja na občutljivost; učinki na angiogenezo in metastatski potencial; frakcioniranje; hipoksija; kombinirano zdravljenje s kemoterapijo in imunoterapijo.

Predavanje bo izpostavilo odprta raziskovalna vprašanja in prikazalo nekaj nedavnih podatkov, pridobljenih na nekaterih od teh področij.

Povezava na predavanje, aktivna bo nekaj minut pred začetkom, v ponedeljek, 23. maja 2022 ob 10h.

GET_INvolved

GET_INvolved Short Term Internships (within the curriculum)	Field of Internship: FAIR/GSI offers a limited number of internships to undergraduate and post graduate students for practical training assignments. Level: Internship part of their curriculum Internship Provider: GSI/FAIR Internship can be taken in Darmstadt, Mainz, Jena and Juelich
Eligibility: In order to be eligible for a contract of association as a trainee, the student must:	Be at least 18 years of age Be enrolled in a full-time higher education course (Students who have already commenced doctoral studies are not eligible here however they can apply Sandwich Doctoral Programme) First cycle (Bachelor or equivalent) EQF 5/6 – from 5th semester onwards only! Second cycle (Master or equivalent) EQF 7 Be specialized in one of the following field: applied physics, computing, mathematics, electrical, electronic, mechanical or civil engineering, instrumentation for accelerators and particle physics experiments, materials science, radiation protection, safety and environmental protection, surveying, ultra-high vacuum, scientific communication. A very limited number of places may be available in administrative fields: project management Have a good knowledge of English Return to his/her educational establishment after completion of his/her stay at GSI/FAIR
Duration	2 months onwards in line with requirement by the home University
Funding	Selected students may receive some support to pursue internships. (limited)
Application	https://fair-center.eu/career/get_involved/short_term_internship
Contact:	Slovenia: Dr. Jelena Vesic GSI/FAIR: Dr. Pradeep Ghosh
Deadline	no
Processing time	6 weeks

GET_INvolved ERASMUS+ Traineeships (vocational included)	Erasmus+ supports traineeships (work placements, internships, etc) abroad for students currently enrolled in higher education institutions from Programme countries at their Bachelor and Master level as well as for doctoral candidates. These opportunities are also open to recent graduates. By doing this traineeship within the GET_INvolved framework supported with ERASMUS+, you have an opportunity to work at an excellent science research center and GET_INvolved into a structured international Project environment. Not only your communication, language and inter-cultural skills will be improved but also hard and soft skills.
Eligibility: In order to be eligible for a contract of association as a trainee, the candidate must:	Be at least 18 years of age Be in their higher education cycle [EQF 5 and above] Bachelors, Masters or Doctoral Programme. "Cycle" refers to the level of study as defined by the European Qualifications Framework (EQF): First cycle (Bachelor or equivalent) EQF 5/6 – from 5th semester onwards only! Second cycle (Master or equivalent) EQF 7 Third cycle (Doctoral or equivalent) EQF 8
Application	https://fair-center.eu/career/get_involved/erasmus
Funding	From ERASMUS+: The financial support is primarily from the ERASMUS+ Programme. This includes subsistence and travel grant from the European Union. The value of this funding depends on ERASMUS+ funding regulations. From GET_INvolved Programme: In addition to the ERASMUS+ support, the Programme may decide to support a few students with help in organizing the accommodation. Not every trainee qualifies for this support. This decision will be based on their merit and availability of the accommodation at our Guesthouse.
Duration	2 months onwards up to 12 months.
Contact:	Slovenia: Dr. Jelena Vesic GSI/FAIR: Dr. Pradeep Ghosh
Deadlines	No, however University may have their administrative deadline at least two times a year!
Processing time	2 weeks

GET_INvolved Sandwich Research Experiences at GSI (During PhD)	The Programme is ideally for students currently enrolled in higher education institutions from all over the world at their PhD studies. By doing this Sandwich PhD within the GET_INvolved framework, you have an opportunity to work at an excellent science research center and GET_INvolved into a structured international Project environment.
Eligibility: In order to be eligible or a contract of association as a trainee, the PhD student must:	Be at least 18 years of age Be in their higher education Third cycle (Doctoral or equivalent) EQF 8
Application	https://fair-center.eu/career/get_involved/sandwichphd
Duration	2 months onwards up to 12 months.
Funding	From Your University/Institute: The financial support is primarily from your own institution or responsibility of the applicant. This includes cost for subsistence, mandatory medical health Insurance and costs for travel to Darmstadt. The value of this funding depends on each institution/applicant. From GET_INvolved Programme: In addition to the, the Programme may decide to support a few students with help in organizing the accommodation.
Contact:	Slovenia: Dr. Jelena Vesic GSI/FAIR: Dr. Pradeep Ghosh
Deadlines	no
Processing time	6 weeks

Evropski center za raziskave z ioni in antiprotoni FAIR je mednarodni pospeševalniški raziskovalni center v gradnji. S curki antiprotonov in ionov bo izvajal raziskave na področjih fizike jedra, hadronov in osnovnih delcev, atomske fizike, fizike antisnovi, fizike goste plazme in aplikacij na področju študija kodenzirane snovi, biologije in biomedicinskih znanosti.

Center nastaja v Darmstadtu v Nemčiji in slovenska ekipa aktivno sodeluje pri številnih eksperimentih, ki so že v teku na delno izgrajeni infrastrukturi.

Evropski center za raziskave z ioni in antiprotoni FAIR je eden največjih projektov za temeljne raziskave na svetu. Kompleks pospeševalnika se trenutno gradi v prostorih enega vodilnih laboratorijev za jedrsko fiziko, GSI (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung), Nemčija. Že obstoječi pospeševalniki bodo postali del FAIR in bodo služili kot prva stopnja pospeševanja. Vključno s Slovenijo je trenutno devet polnopravnih članic in en pridruženi partner FAIR. Države članice FAIR so podpisale mednarodni sporazum, ki je tudi ustanovil podjetje FAIR GmbH, na katerega so prenesle odgovornost za gradnjo in delovanje pospeševalnika delcev FAIR. Vzporedno z izgradnjo FAIR-ja v objektu GSI poteka raziskovalni program FAIR Phase-0. Phase 0 FAIR je namenjena testni uporabi detektorskih sistemov v žarku, načrtovanih za FAIR, pa tudi najsodobnejšim raziskovalnim programom, ki uporabljajo že obstoječe in trenutno nadgrajene pospeševalne sisteme na GSI. Ti poskusi so izjemnega pomena, saj bodo izhodišče za prve poskuse na FAIR infrastrukturi. Naši znanstveniki aktivno sodelujejo pri razvoju in nabavi detektorjev FAIR ter pri načrtovanju in pripravi najnovejših jedrskih poskusov FAIR Phase 0.

shema

Slika zgoraj: Obstoječi pospeševalniki GSI UNILAC, SIS18 in ESR (modri) in objekti FAIR (rdeči). FAIR obsega sinhrotron SIS100; separator antiprotona in separator super fragmentov (Super-FRS); zbiralni obroč (CR); visokoenergijski shranjevalni obroč (HESR); in poskusne postaje za APPA, CBM, NUSTAR in PANDA. Protonski linac in CRYRING prav tako spadata v sklop instrumentov FAIR. Fotografija: GSI/FAIR

nustar

Prizadevanja naših znanstvenikov so usmerjena v program fizike NUSTAR, ki vključuje študije jedrske strukture, astrofizike in reakcije eksotičnih atomskih jeder, pomembnih za razumevanje nastajanja elementov v vesolju. Večinoma smo bili vključeni v dve pod-sodelovanji NUSTAR, in sicer HiSpec/DeSpec (Spektroskopija med letom z visoko ločljivostjo/Spektroskopija razpada) in SuperFRS (Super FRagment Separator).

Objekt FAIR bo omogočal vzporedne fizikalne programe in bo slovenskim znanstvenikom zagotovil izjemne raziskovalne priložnosti ter ogromne možnosti za tesno sodelovanje tudi s slovensko industrijo pri razvoju novih tehnologij. FAIR kot največji znanstveni mednarodni projekt je priložnost za izmenjavo znanja med slovenskimi in svetovnimi sodelavci v skupnih prizadevanjih za razvoj najsodobnejših detektorjev in vrhunske fizike v poskusih z najbolj eksotičnimi jedri atomov.