CERN-vedecký pokrok namierený na trh

15. 01. 2021, Daniela Maria Antonio (EU Communication Officer-CERN)

CERN (Európska organizácia jadrového výskumu)je domovom najväčšieho urýchľovača častíc na svete. Vedci ho okrem iného používajú i na zodpovedanie známych existenčných otázok: „Z čoho sme vytvorení? Aké sily riadia vesmír?“  No je nutné si uvedomiť, že vedecký a technologický pokrok, ktorý vznikol v CERN-e, sa často môže uplatniť v oblastiach, ktoré majú priamy dopad na náš život. 

Skupina CERN KT vytvára príležitosti pre aplikáciu technológie CERN-u mimo oblasti časticovej fyziky, a to využitím rôznorodých odborných znalostí v oblasti prenosu vedomostí a technológií, vedy a techniky, priemyslu a podnikania. Tím CERN KT v priebehu rokov zvýšil technologické portfólio CERN-u, s cieľom urýchliť inovácie a maximalizovať pozitívny vplyv CERN-u na spoločnosť. Ako súčasť svojej misie transferu technológií podporuje CERN KT aplikáciu technológií, od vedeckých znalostí a vedomostí vedcov v oblastiach lekárskeho ošetrenia a diagnostiky, testovania elektroniky pre letecké aplikácie, prepravy až po autentizáciu stáročných umeleckých diel.

ORIENTÁCIA NA PRAX

V polovici 90. rokov neformálna spolupráca inžinierov a fyzikov zo štyroch ústavov demonštrovala potenciál novej technológie poskytujúcej počítanie jednofotónov bez zásahu šumu, čo je prelomový objav na zlepšenie identifikácie jednotlivých častíc vytvorených pri kolíznych udalostiach v rámci vedeckých pokusov uskutočnených v CERN-e. Táto skupina vedcov si rýchlo uvedomila, že pridanie počítadla ku každému pixelu a počítanie počtu častíc narážajúcich na snímače môže umožniť, aby sa čipy, (takzvané Medipix), mohli použiť na lekárske účely. Neskôr čip Timepix, variácia prvého čipu, pridal možnosť zaznamenať čas príchodu častíc alebo energiu uloženú v pixeli, čo vydláždilo cestu novým možnostiam a novým potenciálnym aplikáciám. Za posledných 20 rokov sa tieto dva čipy používali v 3D farebných röntgenových lúčoch na pozorovanie falzifikátov umeleckých diel, na detekciu rádioaktívneho materiálu a na monitorovanie žiarenia v Medzinárodnej vesmírnej stanici. Vďaka širokej škále aplikácií je Medipix jedným z najúspešnejších prípadov transferu technológií v CERN-e. Je to tiež vynikajúci príklad toho, ako technológia vyvinutá pre detektory častíc, jeden z technologických pilierov CERN-u, môže mať využitie v tak rozmanitých oblastiach, ako sú lekárske a biomedicínske technológie, kozmický priemysel, monitorovanie životného prostredia a kultúrne dedičstvo.

OD CERNU K ZDRAVOTNÍCKYM TECHNOLÓGIÁM

Aj prelomové lekárske a biomedicínske technológie vyplynuli z pokroku v oblasti základného prístrojového vybavenia v inštitúciách CERN-u. Rádioterapeutické prístroje poskytujú liečbu rakoviny pomocou urýchľovačov častíc, zatiaľ čo pozitrónové emisné tomografy (PET) používané na lekárske zobrazovanie obsahujú fotónové detektory, ako je elektromagnetický kalorimeter, v experimente CMS ( Experiment Compact Muon Solenoid) pri použití hadrónového urýchľovača častíc. Sľubnú cestu k poskytovaniu riešení súčasných a budúcich výziev v oblasti zdravia predstavuje pokračujúca podpora prenosu vedomostí z časticovej fyziky do medicínskeho výskumu a medicínskeho priemyslu. Jednou z takýchto výziev je vývoj novej generácie prístrojov na terapiu ťažkými iónmi v rámci štúdie Next Ion Medical Machine Study (NIMMS), ktorá bola zahájená v roku 2019. NIMMS sa zameriava na technológie týkajúce sa supravodivých magnetov, lineárnych urýchľovačov častíc (linacs) a portály, technológie, ktoré spadajú pod odborné znalosti CERN-u. NIMMS poskytne súbor know-how, ktorý majú koncoví používatelia prispôsobiť novej generácii kompaktnejších a nákladovo efektívnych zariadení na iontovú terapiu.

Ďalším takým príkladom je inovácia v oblasti rádiofarmák, skupiny liekov, ktoré poskytujú určitý typ žiarenia. Inovácie v tejto oblasti úzko súvisia s dostupnosťou nových izotopov s najvhodnejšími fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Rádioizotopy sa vo veľkom množstve používajú v takzvanej presnej medicíne, konkrétne na lekárske zobrazovanie, diagnostiku a radiačnú terapiu. Projekt MEDICIS (Medical Isotopes Collected from ISOLDE) využíva protóny z urýchľovača CERN ISOLDE na výrobu širokej škály inovatívnych rádioizotopov, z ktorých niektoré je možné vyrobiť iba v CERN-e. Cieľom MEDICIS je rozšíriť škálu rádioizotopov dostupných pre biomedicínsky výskum, čo umožní výskumníkom zo spolupracujúcich ústavov navrhnúť rádiofarmaká so správnymi vlastnosťami pre zobrazovanie a liečbu.

CESTA DO VESMÍRU

Prieskum najmenších a najväčších štruktúr vesmíru si vyžaduje prístroje a dátové systémy, schopné dosahovať najvyššie dosiahnuteľné výkony. Vesmírne misie aj infraštruktúry podzemných akcelerátorov a detektorov sa musia vyrovnať s mimoriadne drsným prostredím, čo predstavuje technologické výzvy, ktoré sa často prekrývajú. Z tohto dôvodu sa nedávna dohoda o spolupráci medzi CERN-om a agentúrou ESA bude zaoberať výzvou prevádzkovania zložitých systémov v nehostinnom prostredí. Laboratória v CERN-e poskytujú výborné podmienky na testovanie zariadení určených na vesmírne lety. Potvrdzuje to aj takzvaná satelitná kocka CELESTA,  obsahujúca technológiu CERN RadMon vyvinutú na sledovanie radiačných účinkov v prístroji Large Hadron Collider (LHC). Použitím svojho senzora RadMon na nízkej obežnej dráhe Zeme, CELESTA dokázala, že takáto technológia by mohla byť nasadená do vesmírnych misií citlivých na žiarenie, vrátane telekomunikačných družíc, navigačných systémov a systémov pozorovania Zeme. Výskumom sa taktiež zistilo, že test tvrdosti proti žiareniu je možné vykonať v pozemných skúšobných ožarovacích zariadeniach CERN-u. NASA v podobnom duchu testuje detektory Timepix zo spomínaného projektu Medipix, slúžiace na monitorovanie radiačného prostredia na Medzinárodnej vesmírnej stanici a v hlbokom vesmíre na palube Orion Exploration Flight Test-1 (EFT-1).

Zdroj fotografie: NASA

DÔLEŽITÉ SPOLUPRÁCE

CERN priťahuje talentovaných pracovníkov a spolupracovníkov z členských štátov a pridružených členských štátov, z ktorých mnohí môžu po svojom odchode vytvárať úspešné spoločnosti. CERN KT si kladie za cieľ budovať kultúru podnikania v rámci organizácie, aby rozvíjal budúcu generáciu podnikateľov organizovaním podnikateľských stretnutí (EMU) s cieľom predstaviť témy, ktoré majú inšpirovať pri vytváraní nových podnikov.
Výskum základnej štruktúry vesmíru si vyžaduje inovatívne technológie pre urýchľovače, detektory a výpočtové systémy vyvinuté spolu s rôznymi partnermi. Spolupráca má rôzne formy, vrátane aplikácie technológií v oblastiach ako lekárske zobrazovanie, autonómne riadenie, monitorovanie žiarenia, environmentálne riešenia a podobne.

CERN KT bude naďalej oslovovať vedcov, inžinierov a priemysel pre posilnenie pozitívneho vplyvu CERN-u na spoločnosť.

Zdroj fotografie: CERN