Meilenstein für Mainzer Spitzenforschung: Centrum für Fundamentale Physik (CFP) eingeweiht

Otevření Centra pro fundamentální fyziku (CFP): (zleva) prezident JGU Prof. Dr. Georg Krausch, Prof. Dr. Hartmut Wittig, koordinátor klastru a ředitel PRISMA+, ministryně financí Doris Ahnen, Prof. Dr. Volker Büscher, odpovědný za výstavbu CFP II, rektorka JGU Dr. Kerstin Burck, Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, odpovědný za výstavbu CFP I, ministryně vědy Clemens Hoch, Prof. Dr. Matthias Neubert, koordinátor klastru a ředitel PRISMA+ a jednatel LBB Holger Basten (foto: Stefan F. Sämmer)

S centrem Fundamentální fyziky (CFP) získává vrcholný výzkum v rámci excelentního klastru PRISMA+ na Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) vynikající infrastrukturu: Čtyřpatrová laboratoř a kancelářská budova (CFP II) tvoří spolu s několika výzkumnými laboratořemi, dvoupodlažní montážní halou a konferenčním prostorem nadzemní protějšek k podzemnímu rozšíření a přístavbě experimentálních hal (CFP I), ve kterých bude v budoucnu provozován nový elektronový urychlovač MESA.

"Výstavba Centra pro fundamentální fyziku (CFP) ukazuje: Vysokoškolská výstavba má pro zemskou vládu vysokou prioritu. Celkové investice do CFP činí přibližně 105,7 milionů eur na stavební náklady a 18,3 milionů eur na velká zařízení a počáteční vybavení. Zahrnuta jsou také grantová prostředky na výzkumnou výstavbu od Spolkové republiky ve výši přibližně 30,66 milionů eur. Výstavba nového výzkumného objektu, jako je CFP, je vždy spojena s náročným plánovacím a stavebním procesem. Musí být splněny nejvyšší stavební požadavky, aby byly vytvořeny na míru šité rámcové podmínky pro náročné výzkumné účely, použití vysoce složitých velkých zařízení a technicky velmi odlišných funkčních jednotek výzkumných skupin v lokalitě Mainz," vysvětluje ministryně financí a výstavby Doris Ahnen.

"Johannes Gutenberg-Universität Mainz je již dlouho známá jako vynikající, národně i mezinárodně uznávané místo v jádrové, částicové a hadronové fyzice, stejně jako v konstrukci detektorů a souvisejících výzkumných oblastech. Nová výzkumná budova vytváří velmi dobré podmínky pro pokračování mimořádně úspěšného rozvoje univerzity v této oblasti. V aktuálním grantovém atlasu 2024 Německé výzkumné společnosti (DFG) zaujímá v rámci financování v oboru fyzika celostátní první místo, což svědčí o pozoruhodném výkonu univerzity Mainz a jejích vědců v této oblasti," říká ministr vědy Clemens Hoch. Zemská vláda přispívá tím, že vytváří dobré rámcové podmínky a struktury pro vrcholový výzkum, například prostřednictvím výzkumné iniciativy. Tím přispívá k tomu, aby univerzita byla dobře připravena na mezinárodní soutěž o špičkový personál, mladé vědce a financování, dodává ministr.

V roce 2012 bylo v rámci tehdejší iniciativy excelence schváleno klastr PRISMA ("Precizní fyzika, základní interakce a struktura hmoty") a tím byl založen nový výzkumný svazek v oblasti částicové a hadronové fyziky. V následujícím kole strategie excelence pokračovala úspěšná historie a v roce 2019 byl spuštěn následný klastr PRISMA+. Téměř 300 vědkyň a vědců se v současnosti zabývá výzkumem temné hmoty, jejíchž vlastností lze dosud odhadovat pouze nepřímo, a v této oblasti dosáhli v uplynulých deseti letech vynikajících vědeckých úspěchů. "Náš excelentní klastr má za sebou působivý vývoj," říká prezident Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Prof. Dr. Georg Krausch. "Kombinace dosud nedosažených přesných měření, vedoucích účastí na mezinárodních velkých experimentech a inovativních výpočtů teoretické fyziky posilovala postavení JGU jako jednoho z předních světových center částicové, astroteilové a hadronové fyziky. Tím PRISMA+ již přes deset let formuje výzkumný profil univerzity a posiluje její národní i mezinárodní viditelnost a konkurenceschopnost v boji o financování, špičkové vědce a mladé talenty. Děkujeme proto spolkové zemi Porýní-Falc za její investice a angažovanost v tomto technicky velmi náročném stavebním projektu, který našim vědcům a vědkyním otevírá nejmodernější výzkumné podmínky."

"CFP II rovněž hostí speciální laboratoře pro vývoj detektorů, včetně čistých prostor a velké montážní haly o rozloze 400 metrů čtverečních pro výrobu velkých komponent detektorů," vysvětluje Prof. Dr. Volker Büscher, profesor na Ústavu fyziky a pověřenec výstavby CFP II. Halou je vybavena zavěšená jeřábová soustava a nákladní vjezd, aby bylo možné přepravovat výzkumná zařízení do mezinárodních velkých výzkumných zařízení, jako je CERN, nebo do podzemní experimentální haly MESA v CFP I. "V obou budovách nyní nacházíme ideální podmínky pro výzkum a vývoj," doplňuje Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, profesor na Ústavu jaderné fyziky, pověřenec výstavby CFP I a vedoucí projektového týmu pro stavbu nového urychlovače.

Technické a stavební vlastnosti různých budov v CFP

Výzvou při stavbě podzemních experimentálních hal (CFP I) bylo bezproblémové napojení na stávající experimentální haly z 60. let do hloubky až 11 metrů a splnění stavebních požadavků pro provoz urychlovače. Například bylo do země zality přibližně 36 základových pilotů o průměru 1,20 metru do hloubky asi 34 metrů, a pro radiační ochranu byla během jednoho dne zabetonována 2,5metrová železobetonová deska.

Na 600metrové hale byl nakonec nadzemní postaven dvoupodlažní technický objekt o rozloze přibližně 590 metrů čtverečních. Podzemně je již nyní budován nový inovativní částicový urychlovač MESA (Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator) a uvádí se do provozu. Dále byla k dispozici nová dílna s kancelářskými a odpočinkovými prostory o rozloze 290 metrů čtverečních a sklad o rozloze 240 metrů čtverečních pro využití institutu.

Laboratoř a kancelářská novostavba CFP II je komplementární k rozšíření stávajících podzemních experimentálních hal. Projektově bylo cílem začlenit CFP II do velmi omezeného prostoru mezi stávající budovy jaderné fyziky a Helmholtzův institut Mainz. Novostavba s délkou 56 metrů, šířkou 31 metrů a výškou 23 metrů využívá optimálně volnou plochu naproti Institutu fyziky na Staudingerweg. Skupiny zapojené do klastru PRISMA+ jsou umístěny v takto doplněném fyzikálním areálu v bezprostřední blízkosti.

CFP II hostí kanceláře a speciální laboratoře pro šest nových pracovních skupin z výzkumných oblastí neutrino-fyziky, astroteilové fyziky, temné hmoty, precizní fyziky při nízkých energiích a urychlovačové fyziky, stejně jako laboratoř detektorů PRISMA a hostující vědce a vědkyně. Dále je k dispozici multifunkční konferenční prostor pro Mainz Institute for Theoretical Physics (MITP) a kancelářské prostory pro správu klastru.

Technické a stavební vlastnosti různých budov v Centru pro fundamentální fyziku představují zvláštní výzvy pro odborné inženýry v krajském podniku LBB a pro jeho objednané generální plánovací studio DGI Bauwerk (Berlín), které působí jako hlavní projektant. Jako realizační generální dodavatelé působily firmy Leonhard Weiss (Langen) a Lindner (Arnstorf).

"Mnoho projektů krajského podniku LBB není 'standardní' budovou, ale vysoce náročnými speciálními stavbami, jako je CFP," říká Holger Basten, ředitel krajského podniku Liegenschafts- und Baubetreuung (Landesbetrieb LBB). "Kombinace rozšíření radiačně odolných výzkumných bunkrů s nadzemní technickou novostavbou a novým laboratořím a administrativní budovou na omezené ploše byla velkou výzvou. Nejprve bylo třeba, aby vědci z JGU a LBB přesně definovali potřeby. V průběhu plánování a realizace jsme spolupracovali s specializovanými partnery z plánovací a stavební sféry, z nichž na trhu existuje jen několik s odpovídající expertízou. Mé poděkování za jejich rozsáhlý a kooperativní výkon patří všem zúčastněným, jak JGU a projektovému týmu pobočky LBB v Mainzu, tak hlavnímu projektantovi a všem realizačním firmám."

Vynikající výzkum v Mainz – klastr PRISMA+

Klaster PRISMA+ se zabývá základními stavebními kameny hmoty a silami, které na ně působí. To vše popisuje standardní model částicové fyziky s působivou přesností – a přesto zůstávají některé základní otázky nezodpovězené: Proč se po Velkém třesku úplně nezničily hmota a antihmota? Z čeho je složena neviditelná temná hmota, která tvoří více než 80 procent hmoty vesmíru? Jakou roli hrají záhadné neutriny v raném vesmíru? Hledání této "nové fyziky" za hranicemi standardního modelu je hlavním tématem PRISMA+.

Vědecké úspěchy posledních deseti let zahrnují spoluúčast na objevu Higgsova částice a měření hmotnosti W-bosonu na detektoru ATLAS v CERNu, detekci neutrinu z galaxie vzdálené tři miliardy světelných let s experimentem IceCube na jižním pólu, velmi přesné měření magnetismu myonu na americkém Fermilabu, které naznačuje možnost nové fyziky, a kontinuální rozvoj experimentu XENON, nejcitlivějšího detektoru na světě pro hledání temné hmoty, v italském pohoří Gran Sasso.