Mérföldkő a mainzi kiválóságkutatásban: A Fundamentális Fizika Központja (CFP) átadva

A Fundamentális Fizika Központjának (CFP) megnyitója: (balról jobbra) JGU-elnök Prof. Dr. Georg Krausch, Prof. Dr. Hartmut Wittig, klaszter-koordinátor és a PRISMA+ igazgatója, Doris Ahnen pénzügyminiszter, Prof. Dr. Volker Büscher, a CFP II építésvezetője, JGU főtitkárnője Dr. Kerstin Burck, Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, a CFP I építésvezetője, Clemens Hoch tudományügyi miniszter, Prof. Dr. Matthias Neubert, klaszter-koordinátor és a PRISMA+ igazgatója, valamint Holger Basten, az LBB ügyvezető igazgatója (fotó: Stefan F. Sämmer)

Az Alapvető Fizika Központja (CFP) révén a Mainz Johannes Gutenberg Egyetem (JGU) kiválósági kutatócsoportja, a PRISMA+ szuperkutatóközpont kiváló infrastruktúrát kap: A négyemeletes labor- és irodaépület (CFP II) több kutatólaborral, egy kétemeletes összeszerelő csarnokkal, valamint egy konferenciateremmel alkotja a felszíni részt az alagsori kísérleti csarnokok (CFP I) bővítésének, átépítésének épületéhez, ahol a jövőben az új elektron-gyorsító MESA fog működni.

"A Centrum az Alapvető Fizika (CFP) létesítésével világossá válik: az egyetemi építés a tartományi kormány számára kiemelt jelentőségű. A CFP összes beruházására a tartomány és a szövetségi kormány összesen körülbelül 105,7 millió euró építési költséget és 18,3 millió eurót a nagyberendezésekre és az induló felszerelésekre fordít. Ez magában foglalja a szövetségi kutatásfejlesztési támogatási forrásokat is, mintegy 30,66 millió euró értékben. Egy új kutatóépület, mint a CFP, mindig összetett tervezési és építési folyamatot jelent. A legmagasabb építési követelményeknek kell megfelelni, hogy testreszabott keretek között biztosítsuk a magas színvonalú kutatási célokat, a rendkívül összetett nagyberendezések alkalmazását, valamint a kutatócsoportok különböző technikai egységeinek működését Mainz helyszínén" – magyarázza Doris Ahnen pénzügy- és építésügyi miniszter.

"A Johannes Gutenberg Egyetem Mainz régóta ismert kiemelkedő, nemzeti és nemzetközi szinten elismert helyszín a magfizika, részecskefizika és hadronfizika, valamint a detektorfejlesztés és az ezekhez kapcsolódó kutatási területeken. Az új kutatóépület kiváló feltételeket teremt az egyetem ezen területen való sikeres fejlődésének folytatásához. A Német Kutatási Közösség (DFG) 2024-es támogatási atlaszában az országos rangsor első helyén áll a fizika szakterületen, ami az Mainz-i Egyetem és a kutatócsoportok figyelemre méltó teljesítményét igazolja" – mondja Clemens Hoch tudományügyi miniszter. A tartományi kormány hozzájárul ehhez azzal, hogy jó keretfeltételeket és struktúrákat teremt a kiválósági kutatáshoz, például a kutatási kezdeményezéseken keresztül. Ezáltal az ország hozzájárul ahhoz, hogy az egyetem versenyképes legyen a nemzetközi versenyben a kiválósági szakemberek, utánpótlás és támogatási források terén" – folytatja a miniszter.

2012-ben a korábbi kiválósági kezdeményezés keretében jóváhagyták a PRISMA ("Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter") kiválósági klasztert, ezzel egy új kutatócsoport jött létre a részecske- és hadronfizikában. A következő kiválósági stratégia fordulóján a sikertörténet folytatódott, és 2019-ben elindult a PRISMA+ utódklaszter. Közel 300 tudós foglalkozik jelenleg a PRISMA+ kiválósági klaszter keretében többek között a sötét anyag kutatásával, amelynek tulajdonságairól eddig csak közvetett következtetések születtek, és ezen a területen az elmúlt tíz évben kiemelkedő tudományos eredményeket értek el. „Kiválósági klaszterünk lenyűgöző fejlődést mutat" – mondja Georg Krausch, a Mainz-i Johannes Gutenberg Egyetem elnöke. „A soha nem látott precíziós mérések, vezető szerep az nemzetközi nagyberendezésekben, valamint az elméleti fizika innovatív számításai folyamatosan megerősítik az egyetem státuszát a részecske-, csillagászati részecske- és hadronfizika vezető központjai között. Ezáltal a PRISMA+ több mint tíz éve formálja az egyetem kutatási profilját, növeli a nemzeti és nemzetközi láthatóságot, valamint versenyképességet a támogatási forrásokért, a kiválósági kutatókért és a fiatal tudósokért folyó versenyben. Ezért köszönetet mondunk Rajnai-Pfalz tartományának, hogy befektetéseivel és elkötelezettségével támogatja ezt a technikailag igen összetett építkezést, amely modern kutatási feltételeket biztosít kutatóink számára."

"A CFP II különösen a detektorfejlesztéshez kapcsolódó szakterületi laborokat, tisztatérrel és egy 400 négyzetméteres összeszerelő csarnokkal, ahol nagy detektoralkatrészek készülnek" – magyarázza Prof. Dr. Volker Büscher, a Fizikai Intézet professzora és a CFP II építési megbízottja. Az épületben beépített daru és kamionbejárat található, hogy a kutatóberendezéseket nemzetközi nagyberendezésekhez, például a CERN-hez vagy a CFP I alagsori MESA- kísérleti csarnokához szállítsák. „Mindkét épületben ideális kutatási és fejlesztési körülmények adottak" – egészíti ki Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, a Nukleáris Fizikai Intézet professzora, a CFP I építési megbízottja és a projektvezető a fejlett gyorsító építésében.

A különböző épületek műszaki és szerkezeti jellemzői a CFP-ben

A kihívás az alagsori kísérleti csarnokok (CFP I) építésénél az volt, hogy a 1960-as években épült meglévő kísérleti csarnokokhoz zökkenőmentesen csatlakozzanak 11 méteres mélységben, és megvalósítsák a gyorsító működéséhez szükséges szerkezeti követelményeket. Például 36 alapozófát helyeztek el, 1,20 méteres átmérővel, mintegy 34 méter mélyen a talajban, valamint egy 2,5 méter vastag acélbeton padlót öntöttek egy nap alatt a sugárvédelmi célokra.

A 600 négyzetméteres csarnokban végül egy kétemeletes technológiai épület készült, mintegy 590 négyzetméter területtel. Az alagsorban már épül az új, innovatív részecskegyorsító, a MESA (Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator), amelyet üzembe helyeznek. Emellett egy új műhelyt, irodákkal és pihenőhelyekkel, 290 négyzetméteren, valamint egy raktárat, 240 négyzetméteren biztosítottak az intézet számára.

A CFP II labor- és irodaépülete kiegészíti a meglévő alagsori kísérleti csarnokok bővítését. A tervezés során az volt a feladat, hogy a CFP II-t a magfizikai intézet és a Helmholtz-Institut Mainz meglévő épületei közötti szűk területen integrálják. Az új épület 56 méter hosszú, 31 méter széles és 23 méter magas, és kihasználja az egyetem fizikai intézetével szemben található korábbi szabadtéri területet. A PRISMA+ kiválósági klaszterhez tartozó csoportok ebben a fizikatudományi negyedben helyezkednek el közvetlen közelében.

A CFP II irodákat és szakterületi laborokat foglal magában hat új munkacsoport számára, amelyek a neutrínófizika, csillagászati részecskefizika, sötét anyag, alacsony energiájú precíziós fizika, gyorsítós fizika és a PRISMA-detektor labor kutatási területeit fedik le, valamint a vendégkutatók számára is. Emellett egy többfunkciós konferenciaterem található a Mainz Theoretical Physics Institute (MITP) számára, valamint irodahelyiségek a kiválósági központ adminisztrációja számára.

A különböző épületek műszaki és szerkezeti jellemzői a Központ az Alapvető Fizikában különleges kihívásokat támasztanak a szakmérnökök számára a Tartományi Építőipari Vállalatnál (LBB) és az általa megbízott általános tervezőirodánál, a DGI Bauwerk (Berlin), amely általános tervezőként működik. A kivitelező vállalkozások között a Leonhard Weiss (Langen) és a Lindner (Arnstorf) cégek voltak."

"Sok tartományi vállalat, mint például a LBB, nem egyszerű "sablon" épületeket készít, hanem magas színvonalú, speciális épületeket, mint például a CFP" – mondja Holger Basten, a Tartományi Építési és Ingatlankezelő Vállalat ügyvezető igazgatója. „Az összetett feladat az volt, hogy a sugárzásvédelmi kutatóbunkerek bővítését, a felszíni technológiai épületet és a labor- és irodaépületet egy szűk helyen valósítsuk meg. Először a kutatók az egyetemen és a LBB-nél pontosan meghatározták az igényeket. A tervezési és kivitelezési szakaszban olyan szakképzett partnerekkel dolgoztunk együtt, akik a piacon kevés ilyen szakértelemmel rendelkeznek. Hálás vagyok minden résztvevőnek, az egyetemtől és a LBB-műszaki csapatától a fővállalkozóig és az összes kivitelező cégig, akik ennyire elkötelezetten és kooperatívan végezték munkájukat."

Mainzi Kiválósági Kutatás – a PRISMA+ kiválósági klaszter

A PRISMA+ kiválósági klaszter a matéria alapvető építőköveivel és köztük ható erőkkel foglalkozik. Mindez az részecskefizika standardmodelljét írja le lenyűgöző pontossággal – mégis alapvető kérdések maradnak megválaszolatlanul: Miért nem pusztult el teljesen az anyag és az antianyag az ősrobbanás után? Miből áll a láthatatlan sötét anyag, amely több mint a világegyetem tömegének 80 százalékát teszi ki? Mi a szerepe a rejtélyes neutrínóknak a korai univerzumban? A "új fizika" kutatása a standardmodell határain túl a PRISMA+ vezető témája.

A tudományos eredmények az elmúlt tíz évből közé tartozik a Higgs-bozon felfedezésében való részvétel és a W-boson tömegének mérésében az ATLAS detektorral a CERN-ben, egy neutrínó kimutatása egy hárommilliárd fényév távolságra lévő galaxisból az IceCube kísérlettel a Déli-sarkon, a muon mágnesességének rendkívül precíz mérésével az amerikai Fermilabnál, amellyel nyomokat találtak az új fizika irányába, valamint a XENON-kísérlet folyamatos bővítésével, amely a világ legérzékenyebb detektora a sötét anyag kutatásában az olaszországi Gran Sasso-hegységben.