ვისზე გიყვებით

თანამედროვე სამეცნიერო სიახლეებს თუ ყურადღებით ადევნებთ თვალს, მაშინ CERN-ის დიდი ადრონული კოლაიდერის (LHC) შესახებაც გექნებათ გაგონილი. LHC მსოფლიოს ყველაზე დიდი და მაღალი ენერგიების მქონე კოლაიდერია, რომლის შექმნის მთავარი საწყისი მიზანიც ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენა იყო. ეს უკანასკნელი 2012 წელს, კოლაიდერის მშენებლობის დასრულებიდან 4 წელში აღმოაჩინეს. მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ LHC-ის საშუალებით ისინი შეძლებენ ფიზიკის ისეთ ფუნდამენტური პრობლემების გადაჭრას, რომლებიც ეხება ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედების აღმწერ კანონებს, სივრცე-დროით სტრუქტურებსა და, კერძოდ, კვანტურ მექანიკასა და ზოგადი ფარდობითობის თეორიას შორის ურთიერთკავშირს.

დიდ ადრონულ კოლაიდერზე ამჟამად ოთხი დეტექტორია განლაგებული. მათ შორისაა ATLAS და LHCb, რომელთა განვითარებაში დიდი წვლილი მიუძღვის ქართველ ინჟინერსა და მეცნიერს, CERN-ის ასოცირებულ თანამშრომელს, ალექსანდრე ბითაძეს. იგი ამჟამად მანჩესტერის უნივერსიტეტში, მაღალი ენერგიებისა და ნაწილაკების ფიზიკის ჯგუფში მუშაობს და ATLAS და LHCb ექსპერიმენტების აქტიური წევრია. ამ სტატიაში სწორედ ალექსანდრეს და მისი საქმიანობის შესახებ მოგიყვებით.

განათლება

სკოლის დამთავრების შემდეგ ალექსანდრემ საქართველოს ტექნიკურ უნივერსიტეტში ინფორმატიკის ფაკულტეტზე გააგრძელა სწავლა. როგორც თვითონ გვიყვება, თავიდან პროგრამირებით და კომპიუტერული ტექნოლოგიებით იყო დაინტერესებული. უნივერსიტეტში სწავლისას ისეთი საგნების გავლაც მოუწია, რომლებიც დაკავშირებული იყო საინჟინრო ფიზიკასთან, მეტროლოგიასთან, სტანდარტიზაციასთან, საწარმოო პროცესების მართვასთან და ა.შ.

ამ საგნების სწავლის შემდეგ გადაწყვიტა, მხოლოდ პროგრამირებით ან რომელიმე სპეციფიკური მიმართულებით არ შემოფარგლულიყო და არჩევანი ისეთ პროფესიაზე შეეჩერებინა, რომელიც არჩევანის გაკეთების უფრო ფართო შესაძლებლობებს მისცემდა. ამიტომ, ბაკალავრიატის დასრულების შემდეგ, მაგისტრატურაზე საინჟინრო ფიზიკის ფაკულტეტზე გააგრძელა სწავლა.

"ტექნიკური უნივერსიტეტის საინჟინრო ფიზიკის ფაკულტეტს მაშინ ძალიან კარგი სამეცნიერო-ტექნიკური ბაზა ჰქონდა, რამაც კიდევ უფრო გამიღრმავა ამ სფეროს მიმართ ინტერესი. სწორედ ეს პერიოდი დაემთხვა მსოფლიოში საინჟინრო ტექნოლოგიების განვითარების მნიშვნელოვან ფაზას — გაჩნდა ახალი ტექნოლოგიები, კომპიუტერული პროგრამები, საინჟინრო ანალიზის სრულიად განსხვავებული მეთოდები და საშუალებები, რაც ძალიან საინტერესო და მომხიბვლელი იყო ჩემთვის, როგორც დამწყები მეცნიერისთვის", — იხსენებს ალექსანდრე.

2009-2013 წლებში გლაზგოს უნივერსიტეტში დოქტორანტურაზე გააგრძელა სწავლა და აქვე დაიწყო სადოქტორო ნაშრომზე მუშაობა, რომელიც 2014 წელს დაიცვა. ამის შემდეგ ფიზიკა-ასტრონომიის მეცნიერებათა დოქტორის ხარისხი მიენიჭა.

"უცხოეთში მიღებულმა განათლებამ და გამოცდილებამ დიდი გავლენა მოახდინა ჩემი კარიერის ჩამოყალიბებაზე. თუმცა, ვფიქრობ, რომ კარგი განათლების მიღება საქართველოშიც შეიძლება — ჩვენ ქვეყანაში სამეცნიერო სფერო მაღალ დონეზეა განვითარებული, საკმაოდ კარგი კვლევითი თუ სასწავლო ინსტიტუტები და უნივერსიტეტები გვაქვს, შესაბამისად, მეცნიერებით დაინტერესებულ ახალგაზრდებს შესაძლებლობა აქვთ, ფუნდამენტური ცოდნა მიიღონ სამეცნიერო მიმართულებით".

"ისიც უნდა აღინიშნოს, რომ გამოცდილების გასაღრმავებლად და საერთაშორისო სამეცნიერო საზოგადოებაში ინტეგრაციისთვის უცხოეთში სწავლა ნამდვილად მნიშვნელოვანია. ქართული უნივერსიტეტები აქტიურად თანამშრომლობენ უცხოურ სასწავლო დაწესებულებებთან და სტუდენტებს საშუალებას აძლევენ, მონაწილეობა მიიღონ საერთაშორისო სამეცნიერო კონფერენციებსა თუ მოწინავე კვლევებში".

ATLAS ექსპერიმენტი

2003 წელს, მაგისტრატურის დამთავრების შემდეგ, ალექსანდრე საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიასთან არსებული CAD/CAM Engineering-ის ჯგუფის წევრი გახდა. ჯგუფს აქტიური თანამშრომლობა აქვს CERN-თან. სწორედ ამ კოლაბორაციის ფარგლებში 2004 წელს იგი ჟენევაში, შვეიცარიაში გაემგზავრა და CERN-ის ასოცირებული თანამშრომელი გახდა. აქ იგი ATLAS-ის Inner Detector-ზე (შიდა დეტექტორი) მუშაობდა.

"CERN-ში მუშაობის 11 წლის მანძილზე არაერთ პროექტში მივიღე მონაწილეობა. მათ შორისაა ATLAS ექსპერიმენტში არსებული SCT (ნახევარგამტარული ტრეკერი), Pixel (ნაწილაკების დეტექტორი) და IBL (ჩასასმელი B ფენა). გარდა ამისა, ვმონაწილეობდი დეტექტორების დიზაინში, ტესტირებასა და ინსტალაციაში. ამ პროექტებში მონაწილეობა დიდი ცოდნისა და გამოცდილების დაგროვებაში დამეხმარა".

ნახევარგამტარული ტრეკერი SCT, გადაადგილების რადიაციულ ტრეკერთან (TRT) და Pixel დეტექტორთან ერთად, გამოიყენება მილში უდიდესი ენერგიის ნაწილაკების შეჯახების შედეგად მიღებული ნაწილაკების ტრაექტორიის დასადგენად. ამ ტრეკერის საშუალებით წამში დაახლოებით 700 მილიონი დაჯახების დაფიქსირებაა შესაძლებელი. რაც შეეხება IBL-ს, იგივე ჩასასმელ B ფენას, ეს ქვედეტექტორი ყველაზე ახლოსაა განლაგებული იმ მილთან, რომელშიც ნაწილაკების დაჯახებები ხდება.

"სადოქტორო ნაშრომი ATLAS ექსპერიმენტის დეტექტორების განახლება-გაუმჯობესებისთვის საჭირო ახალი ტექნოლოგიების შესწავლა-დანერგვის შესახებ დავიცავი. მასში აღწერილი რამდენიმე ახალი ტექნოლოგია დღესაც გამოიყენება ამ ექსპერიმენტში. რაც მთავარია, ჩვენი ჯგუფის მიერ დაპროექტებული, აწყობილი და გამართული დეტექტორების უნაკლო მუშაობამ შესაძლებელი გახადა ბირთვულ ფიზიკაში ისეთი ფუნდამენტური აღმოჩენების გაკეთება, როგორიც, მაგალითად, ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენა და მისი თვისებების შესწავლაა".

მეცნიერის საქმიანობა მანჩესტერის უნივერსიტეტში

2015 წელს ალექსანდრემ მანჩესტერის უნივერსიტეტში, მაღალი ენერგიებისა და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის ჯგუფში დაიწყო მუშაობა. ამჟამად იგი ATLAS და LHCb ექსპერიმენტების აქტიური წევრი, თასქ მენეჯერი და რამდენიმე პროექტის კოორდინატორია.

აღსანიშნავია, რომ CERN-ის დიდი ადრონული კოლაიდერის ექსპერიმენტებიდან, ATLAS ზომით ყველაზე დიდია. მის ცენტრალურ ნაწილს წარმოადგენს ITK (შიდა ტრეკერი). ალექსანდრეს და ჯგუფის დანარჩენ წევრებს სწორედ ამ ქვედეტექტორის, კერძოდ კი Pixel EndCap-ის დაპროექტება, დიზაინის შექმნა, გამოცდა და ინსტალაცია ევალებათ.

"ჩემს მოვალეობაში დეტექტორის გლობალური მექანიკა შედის, რაც მოიცავს მისი საერთო დიზაინის დაპროექტებაში მონაწილეობას. ამავდროულად ვარ Pixel EndCap დეტექტორის გაციების სისტემის დიზაინერი და თასქ-მენეჯერი. ჩემი სამუშაო მოიცავს 3D CAD დიზაინის შექმნას და თერმოდინამიკური კვლევების ჩატარებას — დეტექტორის შიგნით არსებული წნევების, მათი ცვალებადობის, ტემპერატურის და ტენიანობის გათვლას, საინჟინრო პროექტების და ნახაზების შექმნას, სამუშაოების განაწილებას და მათი შესრულების კოორდინირებას".

მანჩესტერის უნივერსიტეტის ჯგუფი ასევე აქტიურად მონაწილეობს LHCb ექსპერიმენტში — მათ მოვალეობაში შედის LGCb VELO (ვერტექს ლოკატორის) ცენტრალური მოდულების კვლევა და განვითარება. ალექსანდრე და მისი კოლეგები ამ მოდულების დიზაინის შექმნაში, ლაბორატორიულ შემოწმებებსა და წარმოებაში მონაწილეობენ.

გუნდი ასევე მუშაობს LHCb Mighty Tracker-ზე — ახალ დეტექტორზე, რომელიც CERN-ში არსებული SciFi დეტექტორის ცენტრალურ, ნაწილაკების ნაკადთან ახლოს მდებარე სილიკონის სენსორებისგან შემდგარ კომპლექსურ სტრუქტურას წარმოადგენს.

"ამ დეტექტორის ინსტალაცია 2031 წელს იგეგმება. ამჟამად აქტიურად მიმდინარეობს მის დიზაინზე მუშაობა. სწორედ ამ საინჟინრო სამუშაოების, დეტექტორის საერთო დიზაინის და მოდულების დიზაინის სამუშაოების კოორდინატორი გახლავართ. ამავდროულად ვარ პროექტის მთავარი ინჟინერი. ჩემ მოვალეობაში ასევე შედის საერთაშორისო კვლევით ინსტიტუტებში მიმდინარე სამუშაოების კოორდინირება და მენეჯმენტი".

მეცნიერის ერთი სამუშაო დღე

როგორც თვითონ გვიყვება, ალექსანდრეს სამუშაო დღე დილით ადრე იწყება და ხშირად გვიანობამდე უწევს მუშაობა, სამუშაოს შესასრულებლად კი დღეს რამდენიმე საინტერესო ეტაპად დაყოფით იწყებს.

"სამუშაო დღის მანძილზე ლაბორატორიაში, სპეციალურ "სუფთა ოთახში" მიწევს კვლევების ჩატარება — ელემენტარული ნაწილაკების დეტექტორების დაპროექტება, აწყობა და მათი შემოწმება უამრავ გაზომვებს, ტესტების ჩატარებას და ხანგრძლივ ლაბორატორიულ კვლევას მოითხოვს".

გარდა ამისა, ქართველი მეცნიერი დღის მანძილზე დიდ დროს უთმობს პროგრამირებას და მონაცემთა ანალიზს.

"ცალკე ეტაპია 3D CAD დიზაინი — დეტექტორების საინჟინრო პროექტირება და ნახაზების შექმნა. ამ ყველაფერთან ერთად, როგორც საერთაშორისო თანამშრომლობის წევრს, დღის მანძილზე ონლაინ შეხვედრებში მონაწილეობა, კოლეგებთან გამოცდილების გაზიარება და სამუშაო პროცესის დეტალური დაგეგმვაც მევალება".

პანდემიამ მეცნიერების საქმიანობაზე უარყოფითი გავლენა იქონია და არც ალექსანდრე ყოფილა გამონაკლისი. თუმცა, თანამედროვე ტექნოლოგიების და ონლაინ კომუნიკაციების წყალობით პროფესიული საქმიანობის გაგრძელება თითქმის უწყვეტ რეჟიმში შეძლო.

რჩევები მეცნიერებით და ინჟინერიით დაინტერესებულ ახალგაზრდებს

ალექსანდრეს თქმით, ეს სფერო ძალიან ფართო და მრავლის მომცველ ცოდნას მოითხოვს. ყველა მიმართულებით ფუნდამენტური ცოდნის ქონა შეუძლებელია, თუმცა იმ მიმართულებაში, რომელიც თქვენი კვლევის საკითხს წარმოადგენს, ღრმა ცოდნა და გამოცდილება წარმატების მიღწევისთვის აუცილებელი ფაქტორებია.

"კარგი შედების მიღება მხოლოდ დაუღალავი შრომის შედეგადაა შესაძლებელი. ამისთვის ასევე საჭიროა ახლის შემეცნების სურვილი და ღრმა ინტერესის ქონა არჩეული სფეროს მიმართ. საქართველოში მიღებული განათლება საკმაოდ ფართო შესაძლებლობებს აძლევს ახალგაზრდებს, თუმცა აქ მიღებულ საფუძვლიან განათლებას პრაქტიკული გამოცდილებითაც სჭირდება განმტკიცება".

სამეცნიერო სფეროში წარმატების მიღწევა ალექსანდრესთვის პირველ რიგში სამეცნიერო-კვლევით საქმიანობაში აქტიურ მონაწილეობას ნიშნავს. ეს გულისხმობს წამყვან უნივერსიტეტებთან და კვლევით ინსტიტუტებთან თანამშრომლობას და მონაწილეობის მიღებას ისეთ ექსპერიმენტებში და კვლევებში, რომლებიც კაცობრიობის წინსვლას, მეცნიერებისა და ახალი ტექნოლოგიების განვითარებას ემსახურება.

"მიხარია, რომ საქართველოში, განსაკუთრებით კი ახალგაზრდებში სამეცნიერო-ტექნოლოგიური სფერო ასეთი პოპულარულია. ქართველ სტუდენტებს კი შემიძლია ვუთხრა, რომ წარმატების მისაღწევად ყველაზე მთავარი მაინც იმ საქმის სიყვარულია, რომელსაც ემსახურებით და რომელსაც თქვენი ცხოვრება უნდა მიუძღვნათ".

ამჟამად ალექსანდრე CERN-ის დიდი ადრონული კოლაიდერის ორი პროექტის — ATLAS და LHCb ექსპერიმენტების აქტიური წევრია და ამბობს, რომ წინ კიდევ ბევრი აღმოჩენა გველოდება. აქედან გამომდინარე, ახლო მომავალში მისგან კიდევ ბევრ საინტერესო სიახლეს უნდა ველოდოთ.