Kiekvieną vasarą Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijoje (CERN) stažuojasi šimtai gabiausių studentų iš įvairių pasaulio šalių. Birželį–rugpjūtį net 13 Vilniaus universiteto (VU) studentų praleido didžiausioje pasaulyje dalelių fizikos laboratorijoje. Tai didžiausias studentų skaičius iš Lietuvos per visą istoriją. Bakalaurantai ir magistrantai dalyvavo programose, trukusiose nuo kelių savaičių iki trijų mėnesių.
VU studentai CERN'e. Studentų asmeninio archyvo nuotr.
Įkvepianti patirtis
„Visada buvau apsupta daugybės mokslininkų. Nors savo projektu būčiau galėjusi užsiimti bet kurioje pasaulio vietoje, CERN aplinka buvo nuostabi tuo, kad joje jaučiausi motyvuota išmokti daugiau, dirbti ir pasisemti idėjų iš kolegų“, – džiaugiasi fizikos bakalaurantė Ernesta Idzelytė.
Didžiąją studentų laiko dalį užėmė konkreti mokslinė užduotis, darbas pasirinktame projekte, tačiau progų semtis patirties iš geriausių savo srities specialistų netrūko. Kolegos dalyvavo įvairiose programose kartu su kitų šalių atstovais, dažnai susitikdavo paskaitų, dirbtuvių metu ar laisvu laiku, pasidalindavo patirtimi bei iššūkiais.
„Darbas tarptautinėje aplinkoje suteikė galimybę bendrauti su įvairių šalių mokslininkais ir inžinieriais, mokytis iš jų patirties, diskutuoti apie iškilusias problemas ir kartu ieškoti sprendimų. Tai skatina smalsumą, savarankiškumą, bendradarbiavimą ir norą nuolat tobulėti“, – sako fotonikos ir nanotechnologijų programos magistrantė Margarita Biveinytė, stažavusis CERN trečiąją vasarą.
Studentai leidosi 56 metrus po žeme – aplankė ALICE, vieno iš keturių pagrindinių Didžiojo hadronų greitintuvo (angl. Large Hadron Collider) eksperimentų, detektorių. „Žvelgdama į jį ir suvokdama jo mastą susimąsčiau, kad tik bendradarbiaujant daugybei skirtingų sričių specialistų galima mėginti išlukštenti Visatos paslaptis“, – įspūdžiais dalinasi fizikos studentė Deimantė Juknevičiūtė.
VU studentai prie ALICE. Studentų asmeninio archyvo nuotr.
CERN duomenų centras, didžiųjų eksperimentų kontrolės centrai, dalelių detektoriai, Antimedžiagos gamykla (angl. Antimatter Factory), sinchrociklotronas (pirmasis dalelių greitintuvas, veikęs nuo 1957 iki 1990 m.) ir kiti objektai stažuotojams paliko įspūdį. Pavyzdžiui, įsiminė CERN naudojamos kriogenikos technologijos, leidžiančios itin žemomis temperatūromis aušinti Didžiajame hadronų greitintuve naudojamą mokslinių tyrimų įrangą. Tačiau labiausiai studentai vertino galimybę sužinoti, kaip per dešimtmečius keitėsi technologijos, pasigilinti į klausimus, į kuriuos CERN siekiama atsakyti vykdant eksperimentus.
Šviesos technologijų bakalaurantas Jokūbas Mačiulis tvirtina, kad čia visada galima išmokti ko nors naujo, kas pravers ir kitur ateityje. „Tai, kad pasaulinis žiniatinklis (angl. World Wide Web) buvo sukurtas kaip vidinis CERN įrankis ir galiausiai tapo tuo, kuo naudojasi visas pasaulis, puikiai iliustruoja, kokios idėjos čia gimsta. Ne mažiau svarbu ir tai, ką davė pati aplinka – žmonės iš viso pasaulio, bendra darbo kultūra ir pojūtis, kad esi kažko didelio dalimi. Tai patirtis, kurios tikrai nepamiršiu“, – sako jis.
Mokslo ir poilsio dermė
Stažuotės dienos prasidėdavo vasaros studentams skirtomis paskaitomis. Vėliau – pietūs su kolegomis ir darbas prie individualių projektų. Paskaitose gilintasi į įvairias temas: nuo dalelių fizikos teorinių pagrindų iki detektorių bei greitintuvų technologijų. Tarp lektorių buvo ir pasaulyje lyderiaujančios JAV technologijų bendrovės „Nvidia“ atstovų.
CERN antrąjį kartą besistažuojančiai fizikos studentei Rūtai Lomsargytei ir J. Mačiului didelį įspūdį paliko C++ programavimo kalbos kūrėjo profesoriaus Bjarne's Stroustrupo paskaitos. Ši programavimo kalba yra viena populiariausių pasaulyje, naudojama, pavyzdžiui, mokslo tyrimuose, operacinėse sistemose, robotikoje ar kuriant kompiuterinius žaidimus.
„Tai buvo puiki ir reta galimybė pasiklausyti žmonių, daug pasiekusių savo srityse, užduoti jiems klausimų, susipažinti“, – pasakoja šviesos technologijų bakalaurantė Eliza Holvoet. Pasak E. Idzelytės, nors dauguma paskaitų nebuvo tiesiogiai susijusios su stažuotės projektais, jos suteikė daug naujų žinių, įkvėpė gilintis į didelių energijų fiziką. D. Juknevičiūtė sako daugiau sužinojusi apie dalelių fiziką, magnetus ir superlaidininkus. „Paskaitose susirinkdavo daugybė jaunų žmonių iš viso pasaulio. CERN ypatingas tuo, kad čia visus vienija toks pats smalsumas ir meilė fizikai“, – džiaugiasi ji.
Studentai vertino tai, kad CERN puoselėja bendruomeniškumą ir siūlo įvairias iniciatyvas bei renginius, padedančius užmegzti ryšius ir maloniai praleisti laiką po darbo. Viename iš restoranų vykdavo gyvos muzikos vakarai su lauke kepamomis picomis. Liepos 18 d. kasmetinis muzikos festivalis „Hardronic“ subūrė CERN kolegas – specialiai įrengtose scenose koncertavo bendruomenės grupės ir muzikantai.
„Fizika leidžia pasaulį pažinti iš vidaus – suprasti, kokie dėsniai ir matematinės lygtys jį valdo, o kelionės padeda tą patį pasaulį patirti per žmogiškuosius pojūčius, emocijas ir nuotykius. Produktyvus mokslinis darbas ir prasmingas poilsis vienas kitam ne trukdo, o papildo vienas kitą“, – teigia D. Juknevičiūtė.
Dalis VU studentų aktyviai leido laisvalaikį su kolegomis, savaitgaliais rengdavo žygius Prancūzijoje ir Šveicarijoje. Aplankė Alpes, Ešineno ežerą (Oeschinensee), Juros kalnus ir Salevo (Salève) viršūnę, didžiuosius Šveicarijos miestus – Ciurichą, Ženevą, Lozaną, Berną, mokslo, meno ir istorijos muziejus, kitus objektus.
Asmeninio studentų archyvo nuotr.
„Gamta čia tiesiog nuostabi, o aktyvus laisvalaikis puikiai padėdavo atsigauti po darbo savaitės“, – tvirtina J. Mačiulis. E. Idzelytė priduria, kad kalnų peizažai, žydri ežerai bei upės giliai įsirėžė į atmintį ir tapo didžiuliu praktikos privalumu. „Papildoma galimybė pakeliauti, leisti laiką kalnuose ne tik sukūrė tobulą pusiausvyrą tarp poilsio ir darbo, bet ir leido sustiprinti ryšį su kitais lietuviais, kurį, neabejoju, palaikysime ir grįžę atgal į Lietuvą“, – sako ji.
Pagrindinis darbo įrankis – kompiuteris
E. Idzelytė kūrė 3D jutiklių veikimo modelį ateities miuonų (dalelių) greitintuvui ir siekė jį įdiegti į kompiuterinę modeliavimo programą. „Projekto tikslas – patikrinti modelio efektyvumą ir rasti geriausią jutiklių išdėstymą, leidžiantį atskirti naudingus signalus nuo triukšmo, – pasakoja studentė. – Tai puiki galimybė pamatyti, koks yra tikrasis mokslininkų gyvenimas, ir išsiaiškinti, kokio karjeros kelio siekti ateityje. Ši patirtis man padėjo galutinai apsispręsti, kad matau save dalelių fizikos srityje ateityje, ir įkvėpė šio tikslo siekti aktyviau.“
D. Juknevičiūtė siekė paspartinti duomenų analizę ateities dalelių fizikos tyrimuose. Ateities žiedinio elektronų ir pozitronų greitintuvo (angl. Future Circular electron-positron Collider, FCC-ee) veikimo metu bus sukuriami milžiniški duomenų kiekiai. Fizikos studentė Python programavimo kalba kūrė ir testavo metodą, leidžiantį pirminius eksperimentų duomenis paversti analizei tinkamesniu ir kompaktiškesniu formatu. Tai padėtų mokslininkams paspartinti duomenų apdorojimą ir daugiau laiko skirti pačiai fizikinei analizei bei rezultatų interpretacijai.
„Pavyzdžiui, viename iš planuojamų FCC-ee veikimo etapų tikimasi sugeneruoti apie penkis trilijonus Z bozonų. Palyginimui: ankstesnio CERN elektronų ir pozitronų greitintuvo (angl. Large Electron-Positron Collider, LEP) per visą veikimo laiką (1989–2000) surinktas duomenų rinkinys FCC-ee būtų sukuriamas maždaug kas 30 sekundžių. Norint apdoroti tokį duomenų kiekį, reikalingi greiti ir patogūs duomenų analizės įrankiai. Būtent į tai ir orientuotas mano projektas“, – sako ji.
J. Mačiulio projektas susijęs su programinės įrangos kūrimu fizikos duomenų analizei. Pasak jo, CERN eksperimentuose surenkama daugybė duomenų apie dalelių susidūrimus – jie saugomi specialiu ROOT formatu. Python programavimo kalbos biblioteka „uproot“ šiuos duomenis leidžia skaityti ir rašyti nenaudojant sudėtingos CERN programinės įrangos. „Iki šiol šia biblioteka buvo galima tik kurti naujus failus. Įsivaizduokite, kad turite 10 milijonų įrašų ir norite pridėti vieną naują stulpelį – tektų perrašyti viską. Mano tikslas buvo įgyvendinti galimybę modifikuoti failus vietoje: atidaryti esamą failą, pridėti naujų duomenų, o visa kita liktų nepaliesta. Tai pavyko padaryti tiek senesniam ROOT duomenų formatui, tiek naujesniam – jį CERN šiuo metu aktyviai diegia. Abu sprendimai šiuo metu peržiūrimi ir artimiausiu metu bus integruoti į oficialią biblioteką, kuria naudojasi fizikai visame pasaulyje“, – džiaugiasi jis.
Studentai kūrė ateities technologijas
Teorinės fizikos ir astrofizikos magistrantė Eglė Lenkaitytė analizavo Higso bozono skilimą į žaviuosius kvarkus. „Higso sąveikos su dalelėmis stiprumas yra susijęs su jų mase – kuo stipresnė dalelės sąveika su Higso lauku, tuo ji sunkesnė. Trečiosios kartos fermionų (dalelių) sąveikos jau yra gerai ištirtos, o dabar siekiama geriau išmatuoti ir antrosios kartos fermionų, tarp jų ir žaviojo kvarko, sąveiką. Kadangi pastarasis gerokai lengvesnis, jo sąveiką su Higso bozonu išmatuoti sudėtingiau“, – pasakoja studentė. Ji projekte siekė duomenų analizės ir mašininio mokymosi metodais pagerinti šio proceso identifikavimą.
M. Biveinytė, kaip ir praėjusiais metais, stažavosi LHCb (angl. Large Hadron Collider beauty) eksperimento VELO (angl. Vertex Locator) detektoriaus grupėje. Studentė tęsė anksčiau pradėtą pažintį su silicio jutiklių technologijomis ir gilinosi į jų praktinį taikymą. Kartu su E. Holvoet ji dirbo prie laboratorinės matavimo sistemos, skirtos skirtingų silicio jutiklių signalų tyrimams naudojant įvairius radioaktyviuosius šaltinius.
„Pagrindinis tikslas buvo sukurti patikimą ir lengvai prieinamą būdą silicio jutikliams charakterizuoti laboratorinėmis sąlygomis, nenaudojant dalelių pluošto bandymų (angl. test beam). Tokie bandymai yra labai svarbūs, tačiau jie vyksta tik tam tikru metu, yra sudėtingi ir ne visada lengvai prieinami. Todėl laboratorinė sistema su radioaktyviaisiais šaltiniais galėtų padėti greičiau patikrinti, ar jutikliai veikia tinkamai, kiek krūvio jie surenka ir kaip jų atsakas priklauso nuo storio. Tokie tyrimai taip pat svarbūs ruošiant jutiklius būsimiems eksperimentams, lyginant skirtingus jų tipus ir nustatant galimas technines problemas dar prieš atliekant sudėtingesnius bandymus“, – pasakoja M. Biveinytė.
E. Holvoet džiaugiasi darbo metodika, dinamiškumu, galimybe prisiliesti prie eksperimentų ir atlikti duomenų analizę. Ji, išvykus M. Biveinytei, pasiliko pabaigti projektą.
Studentų asmeninio archyvo nuotr.
Dirbdami su mentoriais, savo sričių specialistais, ir vykdydami įvairius projektus VU studentai prisidėjo prie ateities technologijų kūrimo. Grįžę į Lietuvą jie parsivežė ne tik naujų žinių, patirties, motyvacijos, bet ir naujų įspūdžių. Studentai rekomenduoja tokią patirtį kitiems ir patys viliasi sugrįžti, toliau gilintis į vienos svarbiausių pasaulyje dalelių fizikos tyrimų organizacijos veiklą.
Jie dalyvavo CERN vasaros studentų programoje, IRIS-HEP ir „Erasmus+“ stažuotėse, gilino fizikos ir programavimo žinias. 10 iš jų – Fizikos fakulteto, 3 – Matematikos ir informatikos fakulteto studentai, dalis – „LHCb Vilnius“ grupės nariai.
Rugsėjo 14–18 d. VU vyks CERN LHCb eksperimento konferencija „LHCb Week“. Pirmą kartą į Lietuvą atvyks keli šimtai CERN kolegų iš viso pasaulio.
Tai rodo, kad VU ir CERN bendradarbiavimas stiprėja.