Hlavnou témou seminára bola aplikácia počítačových simulácií na báze programového balíka GEANT4 v oblasti jadrovej fyziky a techniky. GEANT4 je skupina počítačových kódov v jazyku C++ určená na modelovanie transportu a interakcie elementárnych častíc a žiarenia s látkovým prostredím a elektromagnetickým poľom. Pôvodne bol vyvinutý pre experimenty fyziky vysokých energií (ako napríklad LHC v CERNe). Dnes však nachádza ďaleko širšie uplatnenie napríklad v oblasti jadrovej fyziky, nukleárnej medicíny a kozmického výskumu. Možno tak veľmi presne modelovať napríklad optimálnu dávku žiarenia pri rádioterapii, tak aby poškodenie nádoru bolo čo možno najväčšie s minimálnym dopadom na okolité tkanivo. Alebo možno navrhnúť meraciu aparatúru na konkrétny experiment bez nutnosti vývoja drahých prototypov. V neposlednom rade je možné uviesť príklad zhodnotenia radiačného rizika pri manipulácii s rádioaktívnym materiálom (napr. vyhorené jadrové palivo).
Je potrebné si uvedomiť, že GEANT4 je vedecký nástroj, nie komerčný produkt. Jeho použitie predpokladá rozsiahle znalosti z programovania v C++ a z fyziky elementárnych častíc. Samotná štruktúra knižníc je pomerne komplikovaná, dôsledkom čoho je nedostatok expertov schopných vykonávať detailné modelovanie. A to i napriek tomu, že pre mnohé fyzikálne experimenty a aplikácie žiarenia sú takéto simulácie nevyhnutné. Preto vznikla myšlienka organizácie seminára s cieľom vzdelávania budúcich špičkových vedeckých pracovníkov.
Seminár pozostával z prednášok a praktických cvičení pod vedením medzinárodne uznávaných odborníkov na počítačové simulácie. Hlavné prednášky a cvičenia viedol jeden z vedúcich členov vývojového tímu z CERNu, Vladimir Ivantchenko. Vo svojich prednáškach sa zameral na základnú filozofiu kódu a na simulácie transportu a interakcie hadrónov. Jeho prednášky boli doplnené expertami z popredných fyzikálnych pracovísk v Európe, menovite Enrica Farneu (Univerzita v Padove), Gergely Sotiho (Katolícka univerzita v Leuvene, Belgicko), Enrique Náchera (CSIC Madrid) a Marca Labichea (Daresbury Laboratory, Veľká Británia). Vo svojich prednáškach sa sústredili na problematiku detekcie žiarenia gamma, vysokoaktuálnu tému trackingu gamma žiarenia v budúcich spektrometroch AGATA alebo GRETA, modelovania interakcie elektrónov s látkovým prostredím ako aj na niektoré praktické aplikácie ako napríklad pozitrónová emisná tomografia (diagnostická metóda nukleárnej onkológie). Zúčastnilo sa 43 poslucháčov takmer zo všetkých krajín Európskej únie, ďalej z Ruska, Južnej Afriky, Indie a Kanady. Špeciálne nás teší záujem a účasť študentov a mladých vedeckých pracovníkov z fakúlt Univerzity Komenského a SAV. O úspechu seminára najlepšie vypovedajú slová jedného z účastníkov, dr. Tomáša Urbana z ČVUT v Prahe: "Od návratu z AWG 2011 jsem bohužel nenašel mnoho času se GEANTu4 intenzivne věnovat, ale i tak cítím že mě workshop velice pomohl a věřím, že bodoucí práce s tímto kódem bude o to jednodušší. V minulosti jsem byl několikrát členem organizačního výboru tuzemských i mezinárodních konferencií a vím jak ohromnou práci to dá vše promyslet a zařídit. Vám se toto vše povedlo. A za to Vám patří velké uznání. Uznaní a poděkování patří všem lektorům, kteří na workshop přijeli a předali nám svoje znalosti. Děkujeme!"
Ako už bolo spomínané, seminár sa uskutočnil v spolupráci s ISOLDE kolaboráciou v CERNe. ISOLDE kolaborácia je združenie európskych univerzít a výskumných inštitúcií, ktorá spravuje rovnommenné, pre laickú verejnosť málo známe zariadenie využívajúce infraštruktúru predurýchľovačov kolajdera LHC a je schopné produkcie širokej palety exotických rádioaktívnych jadier. Ich experimentálna aplikácia je veľmi široká a zahŕňa jadrovú, atómovú, molekulárnu fyziku, ako aj fyziku tuhých látok, chémiu, biofyziku a nukleárnu astrofyziku. ISOLDE kolaborácia bola na seminári AWG2011 reprezentovaná dr. Magdalenou Kowalskou, ktorá pracuje v CERNe na pozícii vedeckej tajomníčky ISOLDE projektu.
Slovenské aktivity na zariadení ISOLDE sa zameriavajú na štúdium exotických módov štiepenia atómového jadra a štruktúry hmoty tvoriacej atómové jadro. Špeciálne postavenie má schválený experiment IS521, ktorý bol navrhnutý slovenskými vedcami a momentálne je v CERNe jediný pod slovenským vedením. Experiment predpokladá štúdium deformácie atómových jadier. Deformácia atómových jadier je síce veľmi dobre známa avšak fyzikálny mechanizmus ktorý ju spôsobuje je neznámy. Porozumenie mechanizmu deformácie jadier má okrem vedeckého aj veľký praktický význam, nakoľko ovplyvňuje štiepne a rozpadové vlastnosti izotopov prítomných v jadrovom palive v procese vyhárania. Inými slovami, pochopenie jadrovej deformácie môže viesť k zvýšeniu bezpečnosti a efektivity jadrových reaktorov ako aj na prípadné návrhy principiálne nových typov. Jednou z možných ciest výskumu jadrovej deformácie sa javí systematické štúdium beta rozpadu rádioizotopov ortuti, ktoré je v súčasnosti možné realizovať len na zariadení ISOLDE. Návrh experimentu bol začiatkom roku schálený Vedeckou radou CERNu a oficiálne zaradený do programu. Okrem slovenských vedcov z FÚ SAV a FMFI UK na projekte IS521 participujú výskumníci z Univerzity v Liverpooli, Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) a CERNu. V priebehu prípravy experimentu hrajú GEANT4 simulácie rozhodujúcu úlohu.
Vzhľadom na širokú medzinárodnú účasť na AWG2011 a pozitívne ohlasy, ktoré sa vo svete vyvolal ide o veľmi dobrú globálnu prezentáciu slovenskej vedy. Organizačný výbor v zložení:
Martin Venhart, chairman (Fyzikálny ústav SAV)
Magdalena Kowalska, co-chairman (CERN-ISOLDE)
Martin Veselský (Fyzikálny ústav SAV)
Ján Kliman (Fyzikálny ústav SAV)
Štefan Gmuca (Fyzikálny ústav SAV)
Kristian Petrík (Fyzikálny ústav SAV)
Jana Venhartová
ďakuje sponzorom ktorí workshop podporili, menovite:
pozn.: Autor článku je autorom a koordinátorom slovenského experimentu IS521 v CERNe a predsedom organizačného výboru AWG2011
