RZECZ O ... dodatek do gazety Rzeczpospolita z 19 października 2004 r.

Dochodzenie do Europy

Marian Mięsowicz

Jerzy Pniewski i Marian Danysz

Początki współpracy krakowskich i warszawskich fizyków z zespołami prowadzącymi eksperymenty przy użyciu komór pęcherzykowych w CERN w latach 60. były stosunkowo skromne. Słowo "sukces" w rozliczaniu tego okresu oznacza w CERN pionierskie projekty akceleratorów i detektorów do rejestracji zderzeń, a w naszym przypadku pomyślną organizację i wyposażanie laboratoriów w kraju oraz zdobywanie uznania partnerów w ogromnie trudnych warunkach politycznych i finansowych. Jednak nasz sukces to nie tylko możliwość uczestniczenia w niezwykle ciekawych badaniach najbardziej elementarnej struktury wszechświata, ale także fakt, że popularnym dziś hasłem "jesteśmy w Europie" można było określić status polskich fizyków już w latach sześćdziesiątych ubiegłego stulecia.

Co oznacza skrótowe określenie "eksperymenty pęcherzykowe"? Generalnie metoda badania struktury elementarnych składników materii polega na zderzaniu cząstek przyspieszonych do wysokich energii i rejestracji produktów, które w wyniku tego wydarzenia się pojawiły. Ze względu na rozmiary badanych obiektów detekcja cząstek musi się odbywać poprzez obserwację makroskopowego zjawiska towarzyszącego przejściu cząstki przez materię. Komory pęcherzykowe wynalezione przez D.A. Glasera (Nagroda Nobla w 1969 r.) działały na zasadzie fotografowania pęcherzyków ciekłego wodoru, które powstawały wzdłuż toru cząstki jako efekt procesu wrzenia. Taki efekt uzyskiwany był dzięki utrzymywaniu wodoru w stanie przegrzanym.

Osobiste kontakty

Ten uproszczony opis pomysłu nie oznacza, że na ówczesne czasy konstrukcja takiej komory nie była wyzwaniem. Pomijając pionierską, komorę HBC30, w pierwszym okresie w CERN działały trzy komory pęcherzykowe: 81-centymetrowa z Saclay, 150-centymetrowa brytyjska i 200-centymetrowa zbudowana w CERN. Eksperymenty wykorzystujące wiązki protonów, kaonów i pionów były w stanie rejestrować w komorach pęcherzykowych tyle oddziaływań, że przegląd wizualny zdjęć, rekonstrukcja przestrzenna przypadków, a w szczególności ich analiza fizyczna, tj. przełożenie tych wyników na zagadnienia związane ze strukturą cząstek, mogły dać zatrudnienie rzeszom fizyków. Co więcej, prowadzenie tego typu badań mogło się odbywać również w laboratoriach poza CERN. Zaczęły się organizować międzynarodowe zespoły, zwane później z angielska "kolaboracjami", które, używając danych z komór pęcherzykowych, opublikowały setki bardzo interesujących wyników.

Jak do tego dołączyli Polacy? Polska członkiem CERN nie była, ale dzięki uznaniu światowemu profesorów Mariana Mięsowicza z Krakowa oraz Mariana Danysza i Jerzego Pniewskiego z Ośrodka Warszawskiego i ich wizjonerskiej idei włączenia polskich zespołów w te badania udało się nawiązać współpracę, która dziś z perspektywy prawie pięćdziesięciu lat przyniosła znakomite efekty. Koncepcja była następująca: wysłać najlepszych swoich uczniów do CERN, a w kraju stworzyć laboratoria i zespoły, które podołają opracowaniu przydzielonej części materiałów uzyskanych w eksperymentach akceleratorowych. Pierwsza część planu okazała się możliwa dzięki osobistym kontaktom profesorów. Na stażach przyznanych przez CERN, mimo trudności, - co paradoksalne - głównie ze strony polskich władz, w tym laboratorium pracowali we wczesnych latach sześćdziesiątych Jerzy Bartke, Maria Szeptycka, Oleg Czyżewski i Jan Danysz z Krakowa oraz Ryszard Sosnowski, Lech Michejda, Tomasz Hofmokl oraz Andrzej Kajetan Wróblewski z Warszawy. Druga część koncepcji dochodzenia do Europy była trudniejsza ze względu na poziom finansowania polskiej nauki oraz dystans technologiczny, jaki dzielił nas od zachodnich partnerów. Wygraliśmy tę walkę dzięki niezwykłemu zaangażowaniu i inwencji zespołów fizyków i inżynierów, którzy potrafili w pionierskich warunkach stworzyć coś z niczego. W krakowskim oddziale Instytutu Badań Jądrowych i Instytucie Techniki Jądrowej pod wodzą Olega Czyżewskiego powstał zespół, który był w stanie przeglądać, mierzyć i opracowywać komputerowo materiały przysłane z CERN. Dziś trudno sobie wyobrazić, jak wielkiego wymagało to samozaparcia. Wystarczy wspomnieć projektowanie i budowę urządzeń skaningowych i pomiarowych, adaptację komputerowych programów rekonstrukcyjnych do polskich warunków obliczeniowych, operowanie danymi przy użyciu kilometrów rolek perforowanych taśm papierowych czy pozyskiwanie wyposażenia od zachodnich partnerów, którzy modernizowali swoją aparaturę.

Komputer od zera

Zespół warszawski nie miał dużo wiele łatwiejszego startu. W Instytucie Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Warszawskiego i Zakładzie VI Instytutu Badań Jądrowych dzięki wysiłkom Ryszarda Sosnowskiego i Lecha Michejdy powstało laboratorium, które było w stanie nawiązać partnerską współpracę o zachodnich standardach. Jako ewenement należy tu wspomnieć inicjatywę budowy własnego komputera. Pomysł pochodził od inżyniera Jacka Karpińskiego. Z grupą dwunastu młodych inżynierów elektroników, techników i programistów w kilku niedużych pokojach zbudował w ciągu czterech lat komputer KAR-65. Zaprojektowane od zera schematy logiczne zespalające około 12 000 tranzystorów, 60 000 diod i setki tysięcy innych elementów zaowocowały uruchomieniem w 1968 roku maszyny, która pracowała z szybkością około 100 tysięcy operacji na sekundę, operowała 26-bitowymi słowami. Komputer ten przez kilkanaście lat służył warszawskiej grupie komorowej, sterując pracą urządzeń pomiarowych, a dzięki wielodostępności umożliwiając wykonywanie zwykłych obliczeń w tym samym czasie. Można go dziś oglądać w Muzeum Techniki w Warszawie.

Narodowe specjalności

W wielkim mrowisku ludzkim tworzonym przez światowe zespoły zajmujące się fizyką cząstek zasadniczą sprawą jest zaznaczenie swojej obecności we wspólnych badaniach pomysłami, których efektów należy szukać w zgromadzonym materiale. Bardzo szybko okazało się, że polską specjalnością stała się tematyka produkcji cząstek dziwnych (pierwsza praca na ten temat ukazała się w 1964 roku, w jej nagłówku widniała współpraca CERN - Warszawa). Wkrótce potem nazwa współpracy rozrosła się do kryptonimu ABBCCHW (Aachen, Berlin, Bonn, CERN, Cracow, Heidelberg, Warsaw). Znamienne jest - że jak wskazują statystyki - 80 proc. publikacji na temat cząstek dziwnych miało polskich autorów.

Drugim polskim tematem były oddziaływania z dużą liczbą cząstek w stanie końcowym. W większości laboratoriów studiowano prostsze w selekcji i analizie reakcje z małą liczbą wyprodukowanych cząstek. Pomysł zajęcia się tzw. produkcją wielorodną, podbudowany szeregiem prac polskich teoretyków nt. interpretacji mechanizmu oddziaływania, szybko przyniósł szerokie zainteresowanie tą tematyką i sławę polskiej fizyce. Świadczy o tym oprócz wielu publikacji prac inicjowanych przez nas to, że właśnie Oleg Czyżewski został, jako pierwszy Polak, zaproszony do wygłoszenia referatu podsumowującego ten temat na prestiżowej w fizyce cząstek konferencji w Wiedniu w 1968 roku.

DANUTA KISIELEWSKA, WYDZIAŁ FIZYKI I TECHNIKI JĄDROWEJ AGH