Dijana Dominis Prester ispričala nam je sve o izgradnji najvećeg gama-teleskopa na svijetu
Taj bi teleskop mogao postati važniji od CERN-ovog sudarača
Hrvatski znanstvenici sa Sveučilišta u Rijeci (Dijana Dominis Prester, Željka Bošnjak, Tomislav Terzić, Saša Zelenika, Petar Gljuščić, Ervin Kamenar), Sveučilišta u Splitu (Nikola Godinović, Ivica Puljak, Damir Lelas, Darko Zarić), Sveučilišta u Zagrebu (Ana Babić) i Instituta Ruđer Bošković (Tihomir Surić, Dario Hrupec) i Danijela Kuveždić sa Sveučilista u Osijeku, IRB sudjeluju u izgradnji najvećeg i najtočnijeg svjetskog gama-opservatorija na Kanarima, razvojem rješenja za prototip teleskopa LST-1.
Riječ je o najnaprednijoj eksperimentalnoj opremi na svijetu i pomicanju granica za kojeg stručnjaci govore da bi mogao donijeti fenomenalan znanstveni proboj. O svemu smo pričali s jednom od sudionica projekta, astrofizičarkom prof. dr. Dijanom Dominis Prester, predstavnicom Hrvatske u upravnom odboru LST-a.
1. Kakav teleskop gradite?
Prototip teleskopa LST-1 (Large Scale Telescope) radi se u sklopu međunarodne kolaboracije LST u sklopu međunarodnog konzorcija CTA (Cherenkov Telescope Array), a izgradnjom i testiranjem prototipa LST-1 na La Palmi postat će prvi CTA teleskop te najveći Čerenkovljev teleskop na svijetu. Njegova se izgradnja planira završiti 2017. godine.
Cijeli CTA opservatorij, sa sjevernim na La Palmi na Kanarima i južnim u Čileu nizom teleskopa, svakim sačinjenim od većeg broja teleskopa različitih veličina, gradit će se duže vrijeme. Očekuje se da će CTA biti aktivan barem 30 godina kao najmoćniji svjetski opservatorij za mjerenje gama-zračenja iz svemira.
2. Kako se financira gradnja opservatorija CTA?
Glavninu troškova za izradu LST-a pokrivaju Španjolska, Japan i Njemačka. Od Hrvatske se očekuje da u budućnosti osigura svega 1 posto troškova izrade LST-a (troškovi LST-a predstavljaju mali dio troškova cijelog CTA opservatorija). U tih 1 posto se ubraja i infrastruktura potrebna za rad na projektu i plaće zaposlenih.
Infrastruktura potrebna za rad na LST-u istovremeno se koristi u edukacijske i razvojne svrhe, čime se sredstva dodatno oplođuju i predstavljaju temelj za razvoj Hrvatske u smjeru tehnološki visokorazvijenih zemalja. Mislim da je iz ovih brojki jasno da je Hrvatska dobila izvrsnu i vrlo povoljnu priliku za ravnopravno sudjelovanje u važnom i velikom međunarodnom eksperimentu.
3. Kako ste ušli u projekt?
Priliku za sudjelovanje u projektu dobili smo zahvaljujući prepoznatom doprinosu u međunarodnom eksperimentu MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov telescopes), u kojem također koristimo Čerenkovljeve teleskope na La Palmi. Većina članova naše hrvatske grupe u LST-u također su i u MAGIC-u.
4.Kako se mjeri gama-zračenje iz svemira?
Gama-zračenje visokih energija mjeri se posrednim putem sa Zemljine površine, pomoću tzv. Čerenkovljevih teleskopa, koji predstavljaju svojevrsnu kombinaciju optičkog teleskopa i eksperimenta elementarnih čestica (sličnog primjerice CERN-u). Takvi su teleskopi po svojoj tehnologiji puno složeniji od klasičnih teleskopa koji mjere zračenje u optičkom području.
Prilikom ulaska u atmosferu i međudjelovanjem s molekulama zraka, gama-zrake koje dolaze iz svemira stvaraju atmosferske pljuskove čestica, koje stvaraju slabo plavičasto svjetlo, tzv. Čerenkovljevo zračenje. To svjetlo mjerimo specijalnim velikim kamerama sačinjenim od fotodetektora, osjetljivim na pojedinačne fotone.
Teleskope usmjeravamo prema objektima na nebu za koje znamo ili pretpostavljamo da zrače u gama-području te prema slici koju rekonstruiramo koristeći složene računalne metode određujemo mjesto nastanka gama-zračenja u opažanim izvorima.
5. Do kakvih spoznaja se može doći s novim teleskopima?
Teleskop LST, posebice u budućnosti u sklopu CTA opservatorija, dat će nam uvid u najekstremnije objekte u svemiru, koji zrače visokim energijama: supermasivne crne rupe, kvazare, pulsare, supernove, izbačaje gama-zračenja te dati važan doprinos u potrazi za tamnom materijom.
Mnogi znanstvenici vjeruju da bi CTA u budućnosti mogao postati i važniji od CERN-a za razumijevanje fundamentalnih pojava u Svemiru.
S obzirom da će imati najveću osjetljivost te energijsko i kutno razlučivanje od svih dosadašnjih sličnih eksperimenata, omogućit će detekciju i razumijevanje objekata koje dosad nismo uspjeli pronaći, odnosno dovoljno dobro razumjeti.
6. Što točno radite na projektu?
Riječko sveučiliste uključeno je u hrvatski konzorcij u LST/CTA zajedno sa Sveučilistem u Splitu i Zagrebu te Institutom Ruđer Bošković. Pojedini segmenti naše djelatnosti rade se u suradnji nabrojanih institucija te inozemnih partnera uključenih u projekt.
Hrvatska grupa radi na softveru i hardveru nužnom za konstrukciju i testiranje eksperimenta. Konkretno, na posebnoj kameri za precizni nadzor položaja glavne kamere LST-a, razvoju softvera za kontrolu kvalitete podataka i cjelokupnog detektorskog sustava te na Monte Carlo simulacijama koje su neophodne za odluku o konačnom broju i rasporedu teleskopa.
Razvoj i konstrukcija inovativnog sustava za montažu i pozicioniranje kamera koje će osigurati ključnu funkcionalnost teleskopa, tj. podešavanje optičke osi teleskopa i njeno uravnavanje s kamerom na kojoj će se registrirati slike dobivene teleskopom. Radi se o dvije kamere čiji položaj mora biti fiksiran do razine točnosti od 5 mikrometara, a što odgovara dvadesetom dijelu debljine ljudske kose, odnosno jedne lučne sekunde, što pak odgovara kutu kao kada mjerite debljinu dlake koja je udaljena 10-20 metara od vas! A sve to neovisno do vanjskih utjecaja poput promjene temperature, puhanja vjetra, oscilacija i sličnih poremećaja.
S obzirom na to da se nalaze na vrhu planine, u potpunosti izloženi atmosferi bez zaklona, teleskopi sa svojim osjetljivim komponentama što uključuje i kamere moraju biti napravljeni vrlo pažljivo.
7. Gostujete kao istraživačica i profesorica na Institutu za istraživanje svemirskih zračenja u Tokiju, čiji je direktor Takaaki Kajita, ovogodišnji dobitnik Nobelove nagrade za fiziku. Kako je raditi s njim?
Na ICRR-u radim kao gostujući profesor/istrazivač u grupi prof. dr. Masahira Teshime, voditelja LST projekta. S njim i njegovim timom surađujem u sklopu MAGIC-a još od 2008. godine. Ovdje radim na izradi opažačkih projekata za MAGIC i CTA te Monte Carlo simulacijama za LST. Uz to, komentoriram njegova dva doktoranda i poučavam studente.
Rad prosječnog znanstvenika u Japanu prilično je različit od rada prosječnog hrvatskog znanstvenika. Bez obzira na to koliko kasno navečer ostanem u uredu, japanski doktorandi su uglavnom jos tu, uključujući i praznike. Nerijetko se dogodi da propuste zadnji vlak i prespavaju na poslu. No možda je važno naglasiti da i mi koji radimo u MAGIC-u i LST-u već imamo slične radne navike. Takva vrsta posla ne poznaje fiksno radno vrijeme, već traži konstantni i maksimalni angažman te spremnost za rad i komunikaciju s kolegama u svako doba dana i noći.
Japanski studenti pokazuju visoku razinu poštovanja prema profesorima. U Japanu se cijeni točnost (vlakovi kreću u sekundu po voznom redu, ne kasni se na sastanke), držanje date riječi i obećanih rokova, i općenito nije prihvatljivo agresivno ponašanje. Ljudi su vrlo ljubazni i trude se pomoći.
Direktor ICRR-a prof. Takaaki Kajita je vrlo simpatičan, pristojan i skroman čovjek. Općenito, stekla sam dojam radeći s raznim ljudima tijekom života da istinski veliki ljudi nikad ne ističu sami svoju veličinu i ne ponašaju se tiranski prema podređenima, nego ih doživljavaju kao partnere od kojih su spremni učiti.
8. Kako Hrvatska može profitirati od ovakvih projekata?
Za postizanje opisanih radnih svojstava kamera, potrebna su široka intedisciplinarna znanja na polju preciznog inženjerstva te mogućnost mjerenja strašno malih veličina, što ljudi i oprema na Sveučilištu u Rijeci omogućavaju.
Takve tehnologije mogu imati široku primjenu u informacijskim i komunikacijskim tehnologijama, u robotici, sustavima vizualizacije, kod obradnih strojeva, za optičke uređaje te za druge industrijske primjene, ali i u mikro i nanotehnologijama i njihovim primjenama u znanosti o materijalima, biotehnologiji, naprednoj elektronici, personaliziranoj medicini i sigurnosnim sustavima. U razvoju tih rješenja primjenjivat će se i moderne aditivne tehnologije 3D tiskanja te brzog prototipiranja, a što je interesantno gotovo svim proizvodnim i inženjerskim branšama u nas i u svijetu.
Vrlo je važno tu spomenuti da se u sve faze navedenih razvojnih projekata uključuju i doktorandi i studenti, tako da i oni stječu najnaprednija znanja i kompetencije. Time se stvaraju preduvjeti za značajniji iskorak našeg društva i gospodarstva prema visokotehnološkim rješenjima i pametnim specijalizacijama, a što jedino može osigurati konkurentnost i kompetitivnost naše države na globalnom tržištu znanja i proizvoda.
Primjerice, razvoj fotodetektora u gama-astronomiji za potrebe detekcije pojednačnih fotona omogućio je razvoj PET skenera, ključnih za rano otkrivanje raka. To je samo jedan od primjera koji pokazuje važnost razvoja temeljnih znanosti u cilju razvoja tehnologije, društva i općenito kvalitete zivota. Za usporedbu, Japan ima vrlo razvijenu tehnologiju i standard te visoku razinu zaposlenosti, zdravlja i dugovječnosti. Vidljivo je da je u Japanu razvoj temeljnih znanosti i obrazovanja visoki državni prioritet u koji se ulaže značajni dio BDP-a. Dokle god se u Hrvatskoj ne prepozna važnost razvoja temeljnih znanosti i obrazovanja, država ne može krenuti naprijed.
Kraće izdanje intervjua s dr. Dominis Prester objavljeno je 17.-18.10.2015. u tiskanom izdanju Telegrama.