Știința 360 - Piese esențiale ale ”Marelui Puzzle Cosmic - detectate de acceleratorul Tandetron de 1 MV de la IFIN-HH

Grație metodei de datare cu radiocarbon AMS folosită în acceleratorul TandetronTM de 3 MV de la IFIN-HH se pot detecta urme infime ale unor evenimente cosmice ce au avut loc în urmă cu milioane de ani, piesele esențiale ale ”Marelui Puzzle Cosmic” - așa s-ar putea descrie, pe scurt, cercetarea care se derulează la acceleratorul Tandetron de 1 MV de la IFIN-HH, acolo de unde se transmite ediția de astăzi a emisiunii Știința 360.

La Radio România Cultural, pe www.radioromaniacultural.ro și video pe facebook Radio România Cultural.

În direct la Radio România Cultural, pe www.radioromaniacultural.ro și video pe facebook Radio România Cultural, de la ora 14.00, realizatoare Corina Negrea.

INVITAȚI:

Mihai STRATICIUC - Dr. fiz., Șef al Departamentului de Fizică Nucleară Aplicată, DFNA, IFIN-HH. A participat la instalarea și comisionarea acceleratorului Tandetron de 3 MV din IFIN-HH

Ion BURDUCEA – Dr. fiz.nucleară, Departamentul Fizică Nucleară Aplicată

A participat la instalarea și comisionarea acceleratorului Tandetron 3 MV (2012)

Gihan VELIȘA – dr. fiz., Coordonator tehnic al acceleratoarelor de 1 și 3 MV, Departamentul Fizică Nucleară Aplicată

Teodora MADGEARU - asistent doctoral de cercetare în cadrul Departamentului de Experimente cu Fascicul Gamma - Gama Driven Experiments Department, GDED de la ELI-NP, anul IV, Școala Doctorala S.D.I.A.L.A (”Școala doctorala de "Ingineria si Aplicatiile Laserilor si Acceleratorilor")

Magdalena NISTOR, dr. fiz., Institutul Național pentru pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației (INFLPR), Laboratorul de Fizica Plasmei și Fuziune Nucleară, utilizator ”de cursă lungă” al acceleratorului de 3 MV de la IFIN-HH.

Mihai STRATICIUC

Absolvent al Facultății de Fizică din cadrul Universității Al. I. Cuza din Iași, specializarea Fizică Medicală, în 2007 se mută în Măgurele pentru master și doctorat și începe să lucreze la Institutul Național de C&D pentru Fizică și Inginerie Nucleară Horia Hulubei (IFIN-HH), în Departamentul de Fizică Nucleară Aplicată (DFNA). Din 2010 este membru al colaborării internaționale LHCb de la CERN și alături de alți colegi din IFIN-HH participă la experimente în care studiază rezistența la radiații pentru diferite componente electronice utilizate la detectorii din High Energy Physics (HEP).

După susținerea tezei de doctorat (2012), în care povestește despre cum se construiește un accelerator electrostatic de pozitroni lenți, participă la instalarea și comisionarea acceleratorului Tandetron de 3 MV în IFIN-HH, ocazie cu care dezvoltă o pasiune pentru aplicațiile cu fascicule de ioni furnizate de tandemuri. Are contribuții în dezvoltarea unui dispozitiv experimental cu fascicul extern utilizat în studii de arheometrie și radiobiologie.

În ultimul an se străduiește din răsputeri să facă față responsabilităților profesionale, apărute prematur - așa cum mărturisește - odată cu numirea în funcția de șef al Departamentului de Fizică Nucleară Aplicată.

Se consideră extrem de norocos ca membru al unui colectiv de cercetare format din oameni iscusiți și răbdători, mereu dispuși să-l ajute nu doar în plan științific, dar și în momentele critice când nu-i dau pace angoase personale.

Este nascut la 5 aprilie 1983, Tecuci, Galați) și este tatăl a două fetițe năzdrăvane, Eden (6 ani) și Aria-Noa (2 ani și jumătate). Îi plac alergările montane aproape la fel de mult precum ieșirile cu copiii în parc. (Credit Mihai Straticiuc)

Ion BURDUCEA

În perioada 2003-2009 am urmat și absolvit cursurile pentru obținerea licenței și a diplomei de master la Facultatea de Fizică din cadrul Universității “Alexandru Ioan Cuza” din Iași. Din 2008 lucrez în cadrul Departamentului de Fizică Aplicată de la IFIN-HH, la început ocupând funcția de asistent de cercetare iar astăzi cercetător științific gr. III. Mi-am continuat studiile la Facultatea de Fizică din cadrul Universității din București, pe care le-am finalizat în septembrie 2012, obținând titlul de doctor în fizică cu specializarea în Fizică nucleară.

Expertiza mea este legată de metodele de analiză cu fascicule de ioni accelerați și aplicațiile acestora în știința materialelor.

În anul 2012 am participat activ la instalarea și comisionarea acceleratorului Tandetron 3 MV.

Autor și co-autor a peste 190 de articole științifice publicate în reviste științifice prestigioase (https://www.nipne.ro/7406-staff_info.html).

În perioada 17-23 iulie 2022, în Sibiu, IFIN-HH a organizat în cooperare cu Muzeul Național Brukenthal și Agenţia Internaţională pentru Energie Atomică, cea de a 14-a ediție a conferinței internaționale cu titlul ”European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology” (ECAART14), https://ecaart14.nipne.ro/index.php. Pentru conferința ECAART am fost ales în postura de chair al acesteia, iar co-chairs au fost: Gihan Velișa, Dan Gabriel Ghiță și Mihai Straticiuc. Membrii comitetului internațional ECAART m-au invitat să devin membru în comitetul internațional al conferinței ECAART. Acest lucru aduce încă o notă pozitivă la prestigiul științific al IFIN-HH.

Gihan VELIȘA

Am absolvit Facultatea de Fizică din cadrul Universităţii din Bucureşti, Specializarea Fizică Tehnologică, secția Fizică Nucleară Aplicată, în anul 2005, susţinând examenul de licenţă, în sesiunea iunie-iulie a acelui an, examen promovat cu media 9,41 (Şef promoţie).

Începând cu anul 2005, sunt angajat în IFIN-HH.

În sesiunea din Septembrie 2005 am fost admis la Studiile masterale la Facultatea de Fizică, urmând specializarea ”Interacţii atomice, nucleare, particule elementare şi astrofizică”. Am absolvit programul de master în februarie 2007, cu media generala 10 şi cu nota 10 la lucrarea de dizertaţie.

În sesiunea din Septembrie 2007 am fost admis cu media 10 la Şcoala Doctorală de Fizică a Universităţii din Bucureşti la specializarea Fizica Stării Condensate sub conducerea Prof. Univ. Dr. Ştefan ANTOHE, cu tema: “Inducerea de defecte în diverse materiale (AIIBVI, ceramici nucleare) prin implantare ionică şi caracterizarea proprietăților lor fizice”. Începând cu pregătirea lucrării de doctorat şi pînă în prezent activitatea profesională a fost centrată pe studiul aspectelor fundamentale și aplicate ale dinamicii defectelor induse de fasciculele de ioni accelerați, cu accent pe modul în care aceste procese pot fi controlate pentru a adapta funcționalitatea și proprietățile materialelor complexe.

Între anii 2015-2018 am participat la un stagiu postdoctoral la Oak Ridge National Laboratory (ORNL) din Statele Unite ale Americii, care a avut drept obiectiv studierea modificărilor microstucturale, induse de implantarea ionică, în aliaje metalice noi: Single-Phase Concentrated Solid Solution Alloys (SP-CSAs). Aliajele SP-CSAs conţin mai multe elemente, în concentraţie echiatomică sau non-echiatomică, aranjate aleatoriu într-o structură cristalină simplă (de exemplu, cubică cu fețe centrate, cfc). Pe de altă parte, aranjarea aleatorie a mai multor elemente chimice într-o structură cristalină simplă induce o distorsiune la nivel atomic şi electronic care permite îmbunătăţirea rezistenţei la iradiere a aliajelor SP-CSAs. Entropia la nivel atomic şi electronic poate fi controlată alterând numărul, concentraţia şi tipul elementelor de aliere. În cadrul acestui proiect am avut o contribuție importantă la punerea la punct a noului plan de cercetare și a aranjamentelor experimentale pentru a studia relaţia dintre parametrii enumerați mai sus (numărul, concentrația și tipul elementelor de aliere) şi abilitatea acestor aliaje de a găzdui defectele induse de iradiere (îmbunătăți toleranța materialelor la radiații ionizante). Rezultatele experimentale obținute au demonstrat că rezistenţa la iradiere a aliajelor SP-CSAs depinde în mod substanțial de tipul şi concentrația elementelor constituente, independent de temperatura de iradiere. În plus, aceste rezultate au demonstrat că, pentru a dezvolta SP-CSAs cu rezistență sporită la radiații, este imperativ ca inginerii care proiectează şi folosesc aceste materiale în aplicații nucleare să selecteze cu extremă atenție elementele din aliaj, astfel încât mobilitatea defectelor să fie optimizată.

În octombrie 2018 mi-am reluat activitatea în IFIN-HH, având ca principal obiectiv cristalizarea unei tinere echipe de cercetare pentru obținerea de rezultate de nivel competitiv și relevanță directă în cercetarea aplicativă. Acest obiectiv a fost reușit în colaborare cu M. Straticiuc, I. Burducea, D. Iancu si M.D. Mihai cu care am reușit sa atragem fonduri nu numai din România (UEFISCDI), ci şi din străinătate (IAEA şi Merck).

Teodora MADGEARU

Este asistent doctoral de cercetare în cadrul Departamentului de Experimente cu Fascicul Gamma - Gama Driven Experiments Department, GDED de la ELI-NP (https://www.eli-np.ro/rd4.php) și câștigătoarea premiului I la concursul organizat miercuri, 1 februarie a.c. la ELI-NP, cu ocazia Zilei Tânărului Cercetător și a Tânărului Inginer (de la ELI-NP), cu o lucrare din domeniul astrofizicii nucleare. Instrumentația de ultima generație necesara pentru realizarea acestor experimente este dezvoltată în cadrul departamentului „Gama Driven Experiments Department” GDED de la ELI-NP (https://www.eli-np.ro/rd4.php).

Acceleratoarele TandetronTM de 1 și 3 MV au fost puse în funcțiune și autorizate în anul 2012, fiind facilități naționale unice dedicate eminamente cercetării aplicate, în domenii precum știința materialelor, arheometrie, geologie, climatologie, mediu înconjurător, radiobiologie, criminalistică nucleară, etc.

Metodele analitice atomice și nucleare, ce se bazează pe utilizarea fasciculelor de ioni accelerați, transformă cele două tandemuri în instrumente similare microscoapelor clasice, însă cu o rezoluție suficient de bună pentru a putea identifica un anumit izotop dintre alți 1015 izotopi cu același număr atomic, sensibilitate atinsă de exemplu în cazul măsurării raportului 14C/12C, a cărui determinare stă la baza metodei de datare cu radiocarbon.

O altă valență a acestor acceleratoare electrostatice ne permite abordarea studiilor de astrofizică nucleară, care presupun replicarea în laborator a reacțiilor nucleare de fuziune ce se petrec în mediile stelare. Indiciile oferite astfel consolidează fundația cunoașterii și contribuie decisiv la înțelegerea mecanismelor fizice ce au stat la baza formării universului și a evoluției acestuia până la ipostaza în care omenirea îl cunoaște astăzi.

Cele două instalații sunt accesate nu doar de cercetători români, alături de acceleratorul tandem de 9 MV ele constituie de fapt o parte esențială a centrului de excelență ce s-a coagulat la nivel european în ultimele decenii, oferind comunității internaționale acces la infrastructura locală și partajând expertiza în cadrul parteneriatelor inter-academice (Credit Mihai Straticiuc).