30/1/12

«Γκόλφω»: o πρώτος επιταχυντής σωματιδίων στην Ελλάδα

Σε προηγούμενη ανάρτηση περιγράφηκε η απίθανη ιστορία της επιστημονικής δημοσίευσης στο περιοδικό Physics Letters που υπογράφεται από τον αρχαίο φιλόσοφο Δημόκριτο! Μαζί με τους πυρηνικούς φυσικούς, που για πρώτη φορά έκαναν πειράματα σωματιδιακής φυσικής στην Ελλάδα της δεκαετίας του 1960, συν - συγγραφέας φαίνεται να είναι και ο φιλόσοφος που για πρώτη φορά μίλησε για την ατομική δομή της ύλης, και έζησε πριν από 2300 και πλέον χρόνια. (Διαβάστε λεπτομέρειες ΕΔΩ)

Η ιστορία αυτή περιέχει πολλά ενδιαφέροντα ιστορικά στοιχεία και γεγονότα που αξίζει να αναφερθούν με περισσότερες λεπτομέρειες. Ένα από αυτά είναι ο πρώτος επιταχυντής σωματιδίων που χρησιμοποιήθηκε στην Ελλάδα και ο οποίος έφερε το όνομα «Γκόλφω»!

Τα πρώτα πειράματα πυρηνικής φυσικής

Σύμφωνα με τον Νίκο Γάγγα που διετέλεσε  Ερευνητής του Κέντρου Πυρηνικών Ερευνών Δημόκριτος από το 1962 έως 1969 και στη συνέχεια Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων:

«......Ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενεργείας (ΔΟΑΕ) δώρισε στο «Δημόκριτο» κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1950 έναν Επιταχυντή 400 keV τον οποίον εγκατέστησαν στη διετία 1960-1962 σε ειδικό κτίριο η φυσικός Μαρία Μελισαροπούλου και οι ραδιοηλεκτρολόγοι Βλαδίμηρος Έξαρχος και Σπύρος Βαλαμόντες.

Αμέσως μετά εντάχθηκαν στο νεοσύστατο αυτό εργαστήριο οι πρώτοι πυρηνικοί φυσικοί Νίκος Γάγγας και Ρήγας Ρηγόπουλος και ο τεχνικός Παναγιώτης Νικολάου.

Το 1963 η Μ. Μελισαροπούλου και ο Βλ. Έξαρχος μεταπήδησαν σε άλλες ομάδες.

Το ίδιο όμως έτος στην ομάδα του Επιταχυντή 400 keV προστέθηκαν οι φυσικοί Στάθης Κοσιονίδης και Ahmad Latif [πακιστανός που είχε πάρει το διδακτορικό του στην Αγγλία και έμεινε μαζί μας ένα χρόνο ως επισκέπτης]. Αργότερα ο Ρήγας Ρηγόπουλος αυτομόλησε προς την ομάδα των Υψηλών Ενεργειών, αλλά η ομάδα ενισχύθηκε ως προς τα ηλεκτρονικά μεν με τον Βασίλη Κατσέλη, ως προς τη Φυσική δε με τον Παναγιώτη Ασημακόπουλο, που ήλθε φρέσκος από το εξωτερικό.

Η μικρή αυτή ομάδα κατάφερε μέχρι το τέλος του 1966 να δημοσιεύσει διεθνώς αναγνωρισμένη έρευνα στην Πυρηνική Φυσική με ένα Επιταχυντή που ήταν ήδη από τότε ξεπερασμένος και με τα περιορισμένα μέσα που ήταν στη διάθεση του «Δημοκρίτου» στις αρχές της δεκαετίας 1960. Με εφευρετικότητα και όρεξη και με τον  Επιταχυντή των 400 keV, που του δόθηκε με τρυφερότητα το όνομα «Γκόλφω», κατόρθωσε να βάλει την Πυρηνική Φυσική του «Δημόκριτου» στον Παγκόσμιο χάρτη. Η συμβολή του Τμήματος Ηλεκτρονικών (Προϊστάμενος τότε ο Κ. Λάσκαρης) στην επιτυχία των ερευνητικών προσπαθειών της ομάδας ήταν καταλυτική γιατί τότε δεν υπήρχαν χρήματα για την αγορά από το εμπόριο των απαραίτητων ηλεκτρονικών συσκευών (προ-ενισχυτών, ενισχυτών, κυκλωμάτων συμπτώσεως κτλ). Έτσι όλα αυτά τα όργανα φτιάχτηκαν στο Τμήμα Ηλεκτρονικών.

Ο Σπύρος Βαλαμόντες αγκαλιά με την Γκόλφω, τον πρώτο επιταχυντή σωματιδίων στην Ελλάδα
Τέλος, πρέπει να αναφερθεί ότι εξίσου καταλυτική υπήρξε η συμβολή του Μηχανουργείου (Προϊστάμενος τότε ο Κ. Γάτσος) στο οποίο φτιάχτηκαν διάφορα εξαρτήματα και πειραματικές διατάξεις όπως π.χ. θάλαμος αντιδράσεων.

Το πρώτο πείραμα: Στάθμες του 6He

 Το 1963 επισκέφθηκε το Εργαστήριο κάποιος φυσικός καθ’ οδόν από τη Γερμανία - νομίζω - προς το Εργαστήριο Weizmann του Ισραήλ. Αφού τον ξεναγήσαμε στο πενιχρότατο Εργαστήριό μας και μιλήσαμε για το τι πειράματα σκεπτόμαστε να κάνουμε που να οδηγήσουν πιθανώς σε κάποια πρωτότυπη δημοσίευση, έβγαλε από την τσέπη του ένα μη εργοστασιακής κατασκευής μετρητή στερεάς καταστάσεως και μας τον έδωσε. Μέχρι τότε δεν είχαμε δει ένα τέτοιο μετρητή, αν και είχαμε πληροφορηθεί για αυτούς τους νέους τότε μετρητές με την υψηλή διακριτική ικανότητα!

Αυτό το ανέλπιστο δώρο μας επέτρεψε να προχωρήσουμε στη μελέτη της αντιδράσεως 9Be(n,α)6He με σκοπό τον προσδιορισμό των πρώτων τριών διεγερμένων καταστάσεων του 6He, για την ύπαρξη των οποίων υπήρχαν αμφιβολίες στη διεθνή βιβλιογραφία παρά το θεωρητικό τους ενδιαφέρον.

Η επιστημονική αξία αυτού του προσδιορισμού προκύπτει από το γεγονός ότι η εργασία αυτή καταχωρίστηκε στην  κλασσική ανασκόπηση των F. Ajzenberg-Selove & T. Lauritsen (NuclPhysics vol. 78 1966 p23) για τις τιμές των διεγερμένων καταστάσεων των ελαφρών πυρήνων.

O Στάθης Κοσσιονίδης περιγράφει: «Έφτασα στην ομάδα όταν ετοιμαζόταν και το πρώτο πείραμα. Με την ορμή των νέων (εξ)ερευνητών αντιμετωπίσαμε τις δυσκολίες που ήταν μεν αρκετές αλλά δεν μας σταμάτησαν και φθάσαμε στην πρώτη δημοσίευση.

Αυτό που δεν καταγράφει ο Νίκος Γάγγας, ήταν η περηφάνια μας που έβγαινε η πρώτη δημοσίευση πυρηνικής Φυσικής  από την Ελλάδα.  Το γεγονός της καταχώρησής του αποτελέσματός μας στους Διεθνείς πίνακες αναφοράς, μας έδωσε αυτοπεποίθηση και όρεξη για να συνεχίσουμε. Τα αποτελέσματα αυτής της πρώτης εργασίας σε πειραματική πυρηνική φυσική από το Εργαστήριο ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Physics Letters 12 (1964) 233.



Το δεύτερο πείραμα: Στάθμες του 5He.

Για το δεύτερο πείραμα γίναμε πιο φιλόδοξοι. Είχαμε αγοράσει πλέον ανιχνευτές πυριτίου και αποφασίσαμε να επεκταθούμε σε πειράματα με σύγχρονη ανίχνευση δύο σωματίων που ήταν τότε «της μόδας». Χρειαζόταν όμως και άλλα όργανα για τις μετρήσεις.

Διαθέταμε ένα πολυδιαυλικό αναλυτή (multichannel) που κατέγραφε μόνο μία παράμετρο. Ο Βασίλης Κατσέλης όμως ανέλαβε τη μετατροπή του σε καταγραφέα δύο παραμέτρων.»

Ο ίδιος ο Βασίλης Κατσέλης που εργάστηκε ως ερευνητής στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος από το 1962 έως το 1997 περιγράφει:

 «Kατά την πρόσληψη μου τον Ιανουάριο του 1963, ο Νίκος  Γάγγας  μου ζήτησε να ενημερωθώ σχετικά με τους αναλυτές πολλών  διωρύγων στο Τμήμα Ηλεκτρονικών  του Δημόκριτου. Η πρώτη μου επαφή λοιπόν ήταν ένας αναλυτής 128 διωρύγων  με λυχνίες, που είχε μέγεθος  πολύ μεγάλης ντουλάπας. Ίσως να επρόκειτο για το τελευταίο του είδους αυτού, γι αυτό και ήταν πολύ δύσκολο να ευρεθούν γνήσια ανταλλακτικά  με αποτέλεσμα οι βλάβες να είναι συχνές. Στο εργαστήριο μας εκείνη την χρονιά  αγοράσθηκε  ένας αναλυτής 512 διωρύγων που αντιπροσώπευε την νέα γενιά αναλυτών κατασκευασμένων από transistors. Γι αυτό ενώ είχε τετραπλάσια χωρητικότητα  από τον προαναφερόμενο ο όγκος του ήταν μικρότερος κατά το μισό περίπου. Όμως η μοίρα αυτού του ωραίου μηχανήματος ήταν από τα πρώτα του βήματα  να υποστεί μια μεγάλη εγχείριση χάρη της επιστημονικής έρευνας. Ο Νίκος και οι συνεργάτες του σκέφθηκαν να κάνουν τις αντιδράσεις  6Li+d→a+a , 7Li+d→n+a+a  και διαπίστωσαν ότι για να μετρηθούν τα δύο a  της αντίδρασης που έβγαιναν σε σύμπτωση υπό διαφορετικές γωνίες, έπρεπε  ταχύτατα να τροποποιηθεί το όργανο για να καταστεί δυνατή η διεξαγωγή του πειράματος.

Για καλή μας τύχη, το όργανο διέθετε δυο ADC`s. Σκεφθήκαμε λοιπόν, τους παλμούς από τα δύο ADC`s  αντί να πάνε στο address scaler και να καταγραφούν σαν δύο φάσματα να τους στείλουμε στο δεκαεξάμπιτο register χωρίζοντας το σε δυο οκτάμπιτα που θα καταχωρούσαν τις διευθύνσεις Χ,Ψ των a. Έτσι αν βάζαμε το όργανο να δουλέψει σε multiscaler memory cycleη μνήμη του οργάνου θα κατέγραφε 512 γεγονότα.  Η  πραγματοποίηση αυτής της τροποποίησης ήταν λίαν επίπονος  γιατί έπρεπε από εκατοντάδες  σύρματα  να ξεχωρίσεις εκείνα που θα αναστείλεις την εργασία τους  και άλλα που θα δράσουν αλλού. Αυτό σημαίνει ότι θα έπρεπε επακριβώς να γνωρίζεις τα σύρματα που θα απομονώσεις να μην πηγαίνουν σε άλλα λογικά κυκλώματα, που πολλές φορές  δεν φαινόταν στην περιγραφή των σχεδίων του οργάνου.

Η προσπάθεια εστέφθη με επιτυχία και έτσι ο αναλυτής εργαζόταν άριστα όχι μόνο για τις ανάγκες των προαναφερομένων  πειραμάτων, αλλά και για όσα πειράματα τον χρειάζονταν στη συνήθη του μορφή , γιατί η επαναφορά του γινόταν εύκολα  με διακόπτες μεταγωγούς  (Nucl. Instr. Meth. 35 (1965) 163).

Χρειάστηκε όμως μια μετατροπή ακόμα. Η αρχική κωδικοποίηση ήταν δυαδική με αποτέλεσμα να χρειάζεται αποκωδικοποίηση  μετά την εκτύπωση. Με αλλαγές στην ηλεκτρονική κωδικοποίηση επιτύχαμε μία άνετη ανάγνωση των δεδομένων (Nucl. Instr. Meth, 36 (1965) 341).

Θυμάμαι ακόμη ότι είχαμε συνδέσει ένα μετρητή στο Ιντερκόμ που έδινε ένα χτύπο κάθε φορά που καταγραφόταν ένα γεγονός, γιατί τα γεγονότα ήταν σπάνια.»

Όταν συγκεντρώνονταν 512 γεγονότα, έπρεπε να εκτυπωθούν και να καταχωρηθούν σε ένα «χάρτη» ΧΥ κολλημένο σε ένα τοίχο, έργο το οποίο  εκτελούσε με ιδιαίτερη επιμέλεια ο Σπύρος Βαλαμόντε, φορώντας ναυτικό πηλίκιο και δηλώνοντας «Ναύαρχος». Με αυτό το σύστημα μετρήσαμε τις στάθμες του 5He που ήταν κιόλας η τέταρτή μας δημοσίευση με τον αρχαίο έλληνα φιλόσοφο Δημόκριτο να συνυπογράφει την δημοσίευση, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω.

Η πορεία προς τα τρία α.

Για το επόμενο πείραμα - διηγείται ο Στάθης Κοσσιονίδης - την αντίδραση 7Li → α + α +n,είχαμε τα στοιχειώδη εργαλεία: Δύο ανιχνευτές, τον τροποποιημένο αναλυτή και τον "Ναύαρχο". Χρειαζόταν όμως να γίνουν και θεωρητικοί υπολογισμοί για να διαχωριστεί η επίδραση του Χώρου των Φάσεων. Το πρόβλημα ανέλαβε ο Παναγιώτης Ασημακόπουλος που αναγκάσθηκε να σπάσει το πρόγραμμα σε τρία κομμάτια που εκτελούνταν διαδοχικά σε ένα περιορισμένων δυνατοτήτων υπολογιστή, που διέθετε τότε το Πολυτεχνείο. Από αυτή την δουλειά, μάλλον, απέκτησε ο Παναγιώτης την ευχέρειά του στον προγραμματισμό (Nuclear Instruments and Methods 47, 260-264 (1967)).

Την ίδια εποχή έγιναν και κάποιες αλλαγές στο "Δημόκριτο". Ακυρώθηκε η συμφωνία με το Ινστιτούτο Weizmann που επέτρεπε  να γίνεται η εργασία εδώ και να παρουσιάζεται η διατριβή εκεί. Επειδή στα ελληνικά πανεπιστήμια δεν διδασκόταν Πυρηνική Φυσική έπρεπε να βρούμε διέξοδο. Έτσι, όταν το 1965 γραφόταν η πέμπτη μας δημοσίευση (Nucl.Phys. 81 (1966) 305-321), εγώ βρισκόμουν ήδη στο εξωτερικό για μεταπτυχιακές σπουδές.

Λίγο αργότερα (τέλος του 1966) έφυγε για την Αμερική και ο Παναγιώτης  Ασημακόπουλος. Πριν όμως φύγει, πρόλαβαν με το Νίκο να μελετήσουν και αντιδράσεις διάσπασης σε τρία α-σωμάτια που έχουν σημασία για τη δομή αλλά και την πυρηνοσύνθεση του 12C.

Χρησιμοποίησαν τις τεχνικές μέτρησης και υπολογισμού που είχαμε αναπτύξει και τα συμπεράσματά τους, ότι σε ψηλές ενέργειες  (25 MeV) ο 12C αποτελείται από δύο συσσωματώματα (α και 8Be), ήταν πολύ σημαντικά (Zeitschrift fόr Naturforschung  21a, 1735-6 (1966)Nuclear Physics A108, 497-507 (1968)).

Για να τα βγάλουνε όμως πέρα χρειαζόταν ακόμα μεγαλύτερη αφοσίωση και εφευρετικότητα γιατί ήταν καλοκαίρι.

Ο Νίκος Γάγγας θυμάται: «Η "Γκόλφω" χρειαζότανε ψύξη. Όμως για κλειστό κύκλωμα ψύξης δεν υπήρχε χρήμα. Με ένα βαρέλι και μια αντλία σκαρώσαμε ένα τέτοιο κύκλωμα. Αλλά το καλοκαίρι, το νερό της βρύσης ήταν ζεστό. Ευτυχώς υπήρχε ένας παγοπώλης στη γειτονιά με τον οποίο είχαμε συνεννοηθεί και όχι μόνο μας προμήθευε πάγο την ημέρα, αλλά άφηνε και το ψυγείο του ανοιχτό για να παίρνουμε και το βράδυ. Επειδή μόνο ο Παναγιώτης (Ασημακόπουλος) είχε αυτοκίνητο και δίπλωμα οδήγησης, τα βράδια το έπαιρνα και εγώ, χωρίς δίπλωμα, και πήγαινα για πάγο.

Η εξάντληση των δυνατοτήτων

Ήταν πια φανερό - συνεχίζει ο Νίκος Γάγγας - ότι με αυτά τα πειράματα είχαν εξαντληθεί οι δυνατότητες έρευνας πυρηνικής Φυσικής με τον Επιταχυντή των 400 keV.  Όταν το 1967 επέστρεψα από εκπαιδευτική άδεια, έκανα μια προσπάθεια αναβίωσης της έρευνας με βάση τον Επιταχυντή των 400 keV. Το πεδίο που επελέγη ήταν εκείνο του  διαυλισμού (channeling) πρωτονίων σε κρυστάλλους. Στην προσπάθεια αυτή συνεισέφεραν ο Αλέκος Αναστασιάδης, φυσικός που είχε εκπαιδευθεί στο εξωτερικό στη φυσική πλάσματος, ο Σοφοκλής Φιλιππάκης, ειδικός στην Κρυσταλλογραφία και ο Μανόλης Σαρρής, σπουδαστής τότε στη μεταπτυχιακή σχολή ΚΑΦΣ & ΦΕ (Κέντρο Ανωτέρων Φυσικών Σπουδών και Φιλοσοφίας της Επιστήμης) (βλ . Nucl. Instr. Meth. 67, No. 2, 240-4 (1968),  Nucl.Instr.Meth. 75 (1969), 48-50)

Οι δημοσιεύσεις της Γκόλφως


Στη συνέχεια παρατίθενται όλες οι δημοσιεύσεις που έγιναν με την "Γκόλφω".  Παρατηρήστε τη μία του Δημόκριτου!! Η τελευταία έγινε από συναδέλφους που ήρθαν για τον Επιταχυντή TANDEM - Θέμη Παραδέλλη και Α. Κατσάνο - αλλά δεν αρκέστηκαν στη φασίνα της εγκατάστασης.

1.      Gangas, N.; Kosionides, S.; Rigopoulos, R.; Ahmad, M. L. Excited states of He 6 1964PhL....12..233G

2.      Gangas, N.; Katselis, V.; Kossionides, S. Modification of the Laben 512-channel analyser for multiparameter experiments 1965NucIM..35..163G

3.      Gangas, N.; Katselis, V.; Kouvaras, N.; Kossionides, S. An extension of the Laben 512-channel analyser for use in multiparameter experiments 1965NucIM..36..341G

4.      Assimakopoulos, P. A.; Gangas, N. H.; Kossionides, S.; Democritus, N. R. C. The first excited state of 5 He 1965PhL....19..316A

5.      Assimakopoulos, P.; Gangas, N.; Kossionides, S. The 7Li+d → α+α+n reaction 1966NucPh..81..305A

6.      Assimakopoulos, P. A.; Gangas, N. H. Sequential Decay in the Reaction 10B+d → α+α+α 1966ZNatA..21.1735A

7.      Assimakopoulos, P. A.; Gangas, N. H. Analysis of data from reactions of the form A+B→a1+a2+a1967NucIM..47..260A

8.      Assimakopoulos, P. A.; Gangas, N. H. The 10B+d-->α+α+α reaction 1968NuPhA.108..497A

9.      Anastassiades, A.; Andritsopoulos, G.; Filippakis, S.; Gangas, N. H. A device detecting blocking patterns in solids 1969NucIM..67..240A

10.  Anastassiades, A. J.; Filippakis, S. E.; Gangas, N. H.; Sarris, E. T. Energy spectra of blocking patterns 1969NucIM..75...48A

11.  Paradellis, T.; Katsanos, A. A. Concerning the decay of 2.6 h 65Ni 1972CaJPh..50.2728P

ΠΗΓΗ

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...