Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych częścią projektu Departamentu Energii USA

31-05-2022

Narodowe Laboratorium Cząstek Elementarnych im. Enrico Fermiego (ang. FermiLAB) w stanie Illinois, zarządzane przez Departament Energii USA, jest jednym z najbardziej uznanych światowych ośrodków naukowych zajmujących się badaniem struktury materii na najniższym subatomowym poziomie. Aktualnie w FermiLAB prowadzone są prace związane z neutrinami, w które zaangażowani są naukowcy z Politechniki Łódzkiej.

Enrico Fermi National Laboratory of Elementary Particles (FermiLab) in the state of Illinois, managed by the U.S. Department of Energy, is one of the world's most recognized scientific centers dedicated to studying the structure of matter at its lowest subatomic level. Currently, the FermiLAB is carrying out work related to neutrinos, which involves scientists from Lodz University of Technology.

more on Życie Uczelni information bulletin of the TUL

 

 

Udział PŁ w badaniu ewolucji Wszechświata

Eksperymentem, który ma pozwolić na badanie tych cząstek jest DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment). Neutrina, wytwarzane w FermiLAB, będą badane w podziemnym detektorze cząstek w oddalonym o 1300 km centrum Sanford Underground Research Facility (w stanie Południowa Dakota).

Wiązka protonowa o żądanej energii będzie generowana dzięki nowemu kompleksowi akceleratorowemu o nazwie Proton Improvement Plan II (PIP-II). Akcelerator ten, obecnie w budowie, ma zostać uruchomiony w drugiej połowie obecnej dekady.

Po raz pierwszy, projekt Departamentu Energii, o tak dużej skali, realizowany jest przez międzynarodowe grono ośrodków naukowych z całego świata, w tym również partnerów z Polski, do których zaliczyć można Politechnikę Łódzką, Politechnikę Warszawską i Politechnikę Wrocławską.

System zabezpieczający akcelerator

Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej, ze względu na swoje długoletnie doświadczenie w systemach akceleratorowych (nabyte w takich projektach jak Europejski Laser Rentgenowski na Swobodnych Elektronach, Laser na Swobodnych Elektronach w ośrodku DESY w Hamburgu, Europejskie Źródło Spalacyjne w Lund, czy też w ośrodku badawczym CERN), została zaproszona do współpracy z FermiLAB już w roku 2020 w ramach projektu PIP-II.

Obecnie (24 maja 2022) podpisano umowę dwustronną, na mocy której naukowcy z Katedry opracują specyfikację oraz prototypy  systemów zabezpieczających poprawną pracę maszyny (RFPI – Radio Frequency Protection Interlock). Projektowany system będzie zabezpieczał systemy akceleratora protonowego przez natychmiastowe wykrycie sytuacji awaryjnych (przekroczenie poziomów alarmowych) oraz bezzwłoczną generację sygnału blokującego pracę podsystemów prowadzącą do wyłączenia sekcji akceleratora. Należy zaznaczyć, że oczekiwany czas reakcji i zadziałania zabezpieczeń został zdefiniowany na poziomie kilkuset milionowych części sekundy.

Plany dalszej współpracy

Po zaprojektowaniu systemu oraz wykonaniu i dostarczeniu prototypów planowane są prace w kierunku produkcji masowej, instalacji i uruchomienia systemu – jako kontynuacja obecnej umowy. Kolejne kroki będą realizowane prawdopodobnie w ramach udziału ogólnopolskiego krajowego wkładu rzeczowego dla PIP-II.

Ponadto prowadzone są rozmowy w kierunku dodefiniowania zakresu prac w innych dziedzinach, w których Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych PŁ może wspomóc partnera z USA swoimi kompetencjami i podjąć współpracę. Dyskusje dotyczą między innymi takich zagadnień jak: systemy diagnostyki strat wiązki protonowej, wsparcie dla rozproszonych systemów sterowania (EPICS), infrastruktura sprzętowa różnych systemów elektronicznych (standard MTCA).

 

List z Departamentu Energii USA do prorektora prof. Łukasza Albrechta – cytat:

„ Today, the flagship institution, Lodz University of Technology (TUL), is a peer to Fermilab where scientists and engineers work to answers key questions about our understanding of the basic building blocks of the universe. TUL also brings unique expertise in accelerator development and cryogenics engineering that is critical to developing large research infrastructure facilities such as PIP-II. Leadership from TUL, along with industries in Poland, in building high-powered superconducting radio-frequency cavities will be crucial in the development of transformative technologies that are not only envisioned for the next-generation PIP-II accelerator but may also be applied across a variety of disciplines.”