ქართველ ფიზიკოსთა გზა ცერნამდე, იულიხამდე, მნიშვნელოვან საერთაშორისო კოლაბორაციებამდე

1992 წელია. საქართველომ სულ ერთი წელია დატოვა საბჭოთა კავშირის რიგები და დამოუკიდებლობა აღადგინა. ქვეყანამ უკვე ნახა სამოქალაქო ომი, ჰიპერინფლაცია, ერთ წელში პროდუქტი 746%-ით გაძვირდა, ელექტროენერგიისა და ბუნებრივი აირის საფასურის გადახდა უკვე ვეღარ ხდება და ქვეყანაში ენერგეტიკური კრიზისი იწყება 1-2 საათიანი დენით, ბუნებრივი აირის სრულად გათიშვით, ნავთქურებით, შეშის ღუმელებით მაღალსართულიან შენობებში.

ქართველი ფიზიკოსები, რომლებიც უკვე წლებია ქალაქ დუბნის ბირთვული კვლევების გაერთიანებულ ინსტიტუტში (მოსკოვის ოლქი, რუსეთი) მაღალი ენერგიების ფიზიკის ექსპერიმენტებში მონაწილეობდნენ, როგორც საბჭოთა კავშირის მეცნიერები, ახლა უკვე ახალი სახელმწიფოს, საქართველოს წარმომადგენლები არიან. 

საბჭოთა კავშირის ნანგრევებში რკინის ფარდაც მოხვდა, რომელიც ქართველ (საბჭოთა)  მეცნიერებსა და დასავლეთის მეცნიერებს შორის იყო აღმართული.  1992 წელს დამყარდა ორმხრივი  ურთიერთობები ქართველ მეცნიერებსა და ბირთვული კვლევების ევროპული ორგანიზაციის (CERN, ჟენევა, შვეიცარია) მეცნიერებს შორის. მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის ახალგაზრდა მეცნიერები ( იური ბაღათურია, დავით მჟავია, ვახტანგ ქართველიშვილი, რამაზ ქვათაძე,  ევგენი ჩიქოვანი, ტარიელ სახელაშვილი, რევაზ შანიძე) ჩაერთვნენ CERN-ის მომავალ დიდ ადრონულ ამაჩქარებელზე (კოლაიდერზე) დაგეგმილ  CMS ექსპერიმენტში. ამავე წლებში ფორმდება ხელშეკრულებები საქართველოს მთავრობასა და ჯერ დუბნის, შემდეგ კი CERN-ის ადმინისტრაციებს შორის.

1995 წელს, როცა საქართველოში უკვე აღარც ელექტროენერგიაა, კომპიუტერი და ინტერნეტი დიდი იშვიათობაა და მეცნიერებიდან უკვე საკმაოდ ბევრი ნიჭიერი ადამიანი მიდის, ოთხი ქალისგან ( ლეილა ჩიქოვანი, ლეილა გაბუნია, მაია მოსიძე და თამარ ჯობავა) შემდგარ ქართველ ფიზიკოსთა ჯგუფი CERN-ის დიდი ადრონული კოლაიდერის, ერთ-ერთ მნიშვნელოვან ATLAS ექსპერიმენტთან იწყებს თანამშრომლობას. ჯგუფმა ATLAS ექსპერიმენტიდან  საკვალიფიკაციო დავალება მიიღო, რომელიც შეეხებოდა ATLAS ექსპერიმენტის მგრძნობიარობის შესწავლას ჰიგსის ბოზონის დამზერის მიმართ ოთხლეპტონიან დაშლებში (ერთ-ერთი არხი, რომელშიც მოხდა შემდგომ ჰიგსის ნაწილაკის აღმოჩენა) მოდელირების საფუძველზე. იგივე ამოცანას ქართველ ჯგუფთან ერთად პარალელურად სხვადასხვა ევროპული ქვეყნების ჯგუფებიც ასრულებდნენ. ქართული ჯგუფის შედეგებმა მაღალი შეფასება დაიმსახურა ATLAS კოლაბორაციის მხრიდან. ასე იწყება ქართველი ფიზიკოსების ერთ-ერთი ისტორია, რომელმაც თსუ მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის ATLAS ექსპერიმენტში ჩართვას და CERN-თან დღევანდელ თანამშრომლობას დაუდო საფუძველი.

სწორედ ამ ჯგუფის მონაწილე გახლდათ ფიზიკა-მათემატიკურ მეცნიერებათა დოქტორი,  თსუ მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის მთავარი მეცნიერი თანამშრომელი თამარ ჯობავა. იგი  ასე იხსენებს ამ პერიოდს:

თამარ ჯობავა: „90-იან წლებში, CERN-თან თანამშრომლობის დაწყებაში  გადამწყვეტი მნიშვნელობა ქართველი მეცნიერების ინტელექტუალურმა ფაქტორმა ითამაშა.  1995 წელს, როდესაც დავიწყეთ თანამშრომლობა ATLAS ექსპერიმენტთან, მათ მოგვცეს საკვალიფიკაციო დავალება. ჩვენ მიერ მიღებული შედეგები მათთვის მისაღები აღმოჩნდა. ჩვენ იმდენად გამოუცდელები ვიყავით, რომ ვერც კი ვგრძნობდით დავალების სირთულეს. ATLAS ექსპერიმენტის ხელმძღვანელის, პიტერ იენის მხრიდან იყო სურვილი, რომ გავეცანით და შეგვხვედროდა.

1996 წლის აპრილში CERN-ის დელეგაცია საქართველოში ჩამოვიდა იმ დროისთვის არსებული ინფრასტრუქტურის გასაცნობად. ზოგადად,  მიღებული პრაქტიკაა, რომ როცა ექსპერიმენტში (კოლაბორაციაში) იღებენ რომელიმე ქვეყნის ჯგუფს, ოფიციალური პროცედურების დაცვის შემდეგ, ჩადიან იმ ქვეყანაში, ამოწმებენ ჯგუფის შესაძლებლობებს და მათ პოტენციალს ინფრასტრუქტურის თვალსაზრისით. დელეგაციის წევრებს შორის იყო ATLAS ექსპერიმენტის ხელმძღვანელი, პროფესორი პიტერ იენი “.

დღეს საქართველო ჩართულია CERN-ის ATLAS ექსპერიმენტში, რომელშიც 30-მდე ქართველი მეცნიერი მონაწილეობს სხვადასხვა ინსტიტუტიდან. ATLAS ექსპერიმენტში მონაწილეობს მთელი მსოფლიოს მასშტაბით 40-მდე ქვეყანის 200-მდე უნივერსიტეტი და კვლევითი ინსტიტუტი, 3 ათასამდე ფიზიკოსი, ინჟინერი და ტექნიკოსი, 1000-1500 სტუდენტი (დოქტორანტები, მაგისტრანტები, ბაკალავრიატის სტუდენტები).

CERN-თან და სხვა სამეცნიერო კოლაბორაციებში თანამშრომლობაზე სასაუბროდ მისულებს თსუ მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტში ინსტიტუტის დირექტორი, ფიზიკა-მათემატიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი მიხეილ ნიორაძე, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორები, მკვლევარები თამარ ჯობავა, რევაზ შანიძე, გიორგი მაჭარაშვილი, გელა დევიძე, ჯემალ ხუბუა (ატლასის ჯგუფის ხელმძღვანელი 1994 - 2017 წლამდე) დაგვხვდნენ და მაღალი ენერგიების ფიზიკის კვლევებში ჩვენი გარკვევა სცადეს:

თსუ მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის დირექტორი, ფიზიკა-მათემატიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი მიხეილ ნიორაძემ ქართველი მეცნიერების  CERN-თან თანამშრომლობაში დუბნის ბირთვული კვლევების გაერთიანებული ინსტიტუტის და იმ მეცნიერთა როლს გაუსვა ხაზი, რომლებმაც შვეიცარიაში ჯერ კიდევ გასული საუკუნის 60-იან წლებში დაიწყეს მუშაობა. 

მიხეილ ნიორაძე: „დუბნის ბირთვული კვლევების გაერთიანებულ ინსტიტუტთან მჭიდრო კავშირმა მნიშვნელოვანი როლი შეასრულა ქართველ ფიზიკოსთა კვალიფიციური კადრების მომზადების საქმეში, რამაც ხელი შეუწყო ჩვენი ინსტიტუტის საერთაშორისო ასპარეზზე გასვლას. 90-იანი წლების დასაწყისიდან ინსტიტუტი წარმატებით მოღვაწეობს ბირთვული კვლევების ევროპული ცენტრის (CERN) და იულიხის კველევითი ცენტრის (Forschungszentrum Jülich) COSY ამაჩქარებლებზე მიმდინარე ექსპერიმენტებში. ამავდროულად უკვე ერთი წელია რაც ინსტიტუტი მონაწილეობს ნეიტრინული ფიზიკის და ასტროფიზიკის საერთაშორისო სამეცნიერო პროექტში, რომელიც ხორციელდება ხმელთაშუა ზღვაში.

ქართველი ფიზიკოსების CERN-თან ურთიერთობის დასაწყისი მიეკუთვნება გასული საუკუნის 60-იან წლებს. პირველი, CERN-ში მიწვეული ფიზიკოსი, გახლდათ გოგი.ჩიქოვანი ფიზიკის ინსტიტუტიდან. ის თავიდან იყო პროფ. მაგლიჩის ჯგუფის წევრი, ხოლო შემდეგ მაგლიჩის რეკომენდაციით გახდა ექსპერიმენტის ხელმძღვანელი. სულ მალე CERN-ში მიიწვიეს ვლადიმერ როინიშვილი (ფიზიკის ინსტიტუტი).

1990-წლების დასაწყისი მეფი-სთვის ძალიან საინტერესო აღმოჩნდა. CERN-ის დიდი ადრონული კოლაიდერის პროექტის და მისი ექსპერიმენტული პროგრამის საბოლოო ჩამოყალიბება სწორედ ამ დროს მოხდა. ინსტიტუტის ჩართვა CERN-ის გლობალურ სამეცნიერო პროგრამებში, რომელსაც წინ უძღვოდა ინსტიტუტის ახალგაზრდა მეცნიერების მრავალჯერადი ვიზიტები ჟენევაში, საკმაოდ სწრაფად და ზედმეტი ფორმალობების გარეშე მოხდა.

რაც შეეხება ჩვენი ინსტიტუტის იულიხის კვლევითი ცენტრის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტთან თანამშრომლობას, ის სათავეს იღებს 1992 წლიდან. სწორედ 90-იანი წლების დასაწყისში იულიხში აგებულ იქნა ამაჩქარებელი დიდი ინტენსივობის პოლარიზებული პროტონებისა და დეიტრონების ნაკადების მისაღებად. დუბნის ამაჩქარებელზე პოლარიზაციულ ექსპერიმენტებში მიღებული ცოდნისა და გამოცდილების გათვალისწინებით ჩვენი ინსტიტუტის  რელატივისტურ ბირთვულ ფიზიკაში მომუშავე ჯგუფმა (მიხეილ ნიორაძე, ანდრო კაჭარავა, ზურაბ მენთეშაშვილი) გადაწყვიტა მონაწილეობა მიეღო ამ ამაჩქარებელზე დაგეგმილ საერთაშორისო ANKE ექსპერიმენტში. ამ მიზნით კოლაბორაციას შევთავაზეთ ახალი ტიპის სრულ შინაგან არეკვლის პრინციპზე მომუშავე ჩერენკოვის მთვლელების დამზადება. ამ იდეას, რომელიც ეკუთვნოდა გიორგი მაჭარაშვილს, საფუძვლად ედო მის და ანდრო კაჭარავას მიერ მიღებული მოდელირების შედეგები. ეს გახლდათ ინსტიტუტის მატერიალური წვლილი ამ ექსპერიმენტში, რამაც განაპირობა ჩვენი მონაწილეობა  ANKE მაგნიტურ სპექტრომეტრზე ჩატარებულ კვლევებში. 

გერმანელი პარტნიორების მხრიდან 2004 წელს შემოთავაზებული  ქართულ-გერმანული სამეცნიერო ხიდის კონცეფციის შედეგად ჩვენს მიერ დაწყებული ურთიერთობები იულიხის კვლევით ცენტრთან უფრო გაფართოვდა როგორც გეოგრაფიულად, ისე შინაარსობრივადაც. დღეისთვის ამ ურთიერთობებში ჩართულია თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის გარდა საქართველოს ტექნიკური, ილიას და აგრარული უნივერსიტეტები.

გასული წლის დასაწყისში ინსტიტუტის სამეცნიერო თემატიკას დაემატა კვლევები ასტრონაწილაკების ფიზიკის მიმართულებით, ვინაიდან ინსტიტუტი მიღებულ იქნა ნეიტრინული ფიზიკის და ასტროფიზიკის საერთაშორისო KM3NeT კოლაბორაციის წევრად“.

თანამშრომლობა CERN-თან

ადრონული ტაილ კალორიმეტრი, რომელიც  ერთ-ერთი ქვედანადგარია ATLAS ექსპერიმენტის, დუბნაში შეიქმნა და მის შექმნაში მნიშვნელოვანი წვლილი ქართველებმა შეიტანეს. ბატონი ჯემალ ხუხუა დუბნაში წავიდა სამუშაოდ ამ პროექტზე და გახდა განყოფილების ხელმძღვანელი. ამ პერიოდში დუბნაში უკვე მოღვაწეობდა ირაკლი მინაშვილი, რომელიც ამჟამად  ქართული გუნდს ხელმძღვანელობს ATLAS ექსპერიმენტში.

თამარ ჯობავამ დეტალურად განგვიმარტა ის სამუშაო, რომლის შესრულებაც დღეს ქართველ მეცნიერებს ATLAS ექსპერიმენტში უხდებათ:

„ჩვენი ინსტიტუტის წარმომადგენლები რამდენიმე მიმართულებით არიან ექსპერიმენტში ჩართული. ისინი მონაწილეობას იღებენ ექსპერიმენტული მონაცემების ანალიზში, ფიზიკური პროცესების მოდელირებაში, ATLAS ექსპერიმენტის ტაილ კალორიმეტრის მოდულების სხვადასხვა ენერგიის მქონე ნაწილაკებით სატესტო დასხივებების შედეგად მიღებული მონაცემების დამუშავებასა და ანალიზში, ექსპერიმენტულ მონაცემთა ვარგისიანობის შესწავლაში, ტაილ კალორიმეტრის საინჟინრო-ტექნიკურ მომსახურეობაში და მისი მოდერნიზაციის სამუშაოებში, რაც მოითხოვს უზარმაზარ შრომას, დიდ ცოდნას და გამოცდილებას.

ქართული ჯგუფის წევრები ( ლეილა ჩიქოვანი, მაია მოსიძე და თამარ ჯობავა) ATLAS ექსპერიმენტის ტოპ კვარკის ფიზიკის შემსწავლელი ჯგუფის საქმიანობაში 1998 წლიდან ჩაერთვნენ. კერძოდ, დაიწყეს ტოპ კვარკის არომატის შემცვლელი ნეიტრალური დენებით (აშნდ) მიმდინარე იშვიათი დაშლების ATLAS ექსპერიმენტში დამზერის შესაძლებლობის შესწავლა. მაშინ არ გვესმოდა რა რთულ საქმეს ვიღებდით, თუმცა დაგვაინტერესა თემატიკამ. ასეთი პროცესების ალბათობები სტანდარტულ მოდელში ძალიან მცირეა, და თუნდაც ერთი ასეთი დაშლის ექსპერიმენტული დაკვირვება მიმანიშნებელი იქნება სტანდარტულ მოდელს მიღმა ახალი ფიზიკისა. ჩვენი ჯგუფი დღემდე აგრძელებს ტოპ კვარკის იშვიათი დაშლების კვლევას და ძიებას. ამ მიმართულებით კვლევებში მონაწილეობენ ახალგაზრდა მეცნიერები, მაგალითად, ჩვენი ინსტიტუტის დოქტორანტი არჩილ დურგლიშვილი, რომელმაც ჩვენთან შეასრულა სამაგისტრო ნაშრომი. მან 5 წელიწადში გააკეთა უზარმაზარი ნახტომი და ის დღეს ATLAS კოლაბორაციის სრულუფლებიანი წევრია. მან წარმატებით შეასრულა საკვალიფიკაციო ამოცანა და მოიპოვა ATLAS ექსპერიმენტის პუბლიკაციების თანაავტორობის უფლება.

ჩვენი ინსტიტუტი და ჯგუფი არის იმის ცოცხალი მაგალითი, რომ  შესაძლებელია თბილისში მაღალი დონის სამეცნიერო კვლევების შესრულება. ექსპერიმენტული მონაცემების დამუშავება ხდება ინტერნეტის საშუალებით ცერნის გამოთვლითი რესურსების, ე.წ. გრიდის ინფრასტრუქტურის გამოყენებით. არჩილ დურგლიშვილი აქტიურად მონაწილეობს მონაცემთა დამუშავების და ანალიზის ყველა საფეხურზე. მან მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა 13 ტევ ენერგიაზე ტოპ კვარკის იშვიათი დაშლის ძიებაში და ამ პროცესის ფარდობითი ალბათობის საზღვრების დადგენაში. ის გახდა ტოპ კვარკის აშნდ დაშლების ძიების ჯგუფის ერთ-ერთი ლიდერი. ამ ჯგუფში მასთან ერთად მონაწილეობენ პორტუგალიელი და შვედი მეცნიერები.

ჩვენი ინსტიტუტი ასევე ჩართულია ATLAS ექსპერიმენტზე პროტონ-პროტონულ ურთიერთქმედებებში ტოპ ანტიტოპ კვარკულ წყვილებთან ერთად „უშუალოდ“ წარმოქმნილი მძიმე ვექტორული კვარკონიუმის ასოციატიურად  დაბადების პროცესის კვლევაში, რაც წარმოადგენს ATLAS დეტექტორზე პიონერულ გამოკვლევას. ამ მიმართულებით კვლევები ხორციელდება ჩვენი ინსტიტუტის ყოფილი თანამშრომლის და ამჟამად ლანკასტერის უნივერსიტეტის (დიდი ბრიტანეთი) პროფესორის ვახტანგ ქართველიშვილის ხელმძღვანელობით და ინსტიტუტის მხრიდან ჩემთან ერთად ჩართული არიან თამარ ზაქარეიშვილი (დოქტორანტი) და ბაქარ ჩარგეიშვილი (მაგისტრანტი).

ჩვენ ( თ.ჯობავა, მ.მოსიძე) ვმონაწილეობთ როგორც ATLAS ექსპერიმენტის მართვის ოთახიდან მიმდინარე მორიგეობებში, ასევე ე.წ. მეორე დონის მორიგეობაში, რომელიც გულისხმობს ATLAS ექსპერიმენტის ტაილ კალორიმეტრის მონაცემთა ხარისხის (ვარგისიანობის) შესწავლა-ანალიზს და შეფასებას, და ვართ აგრეთვე ტაილ კალორიმეტრის დეტექტორის კონტროლის სისტემის და ექსპერიმენტული მონაცემების შეგროვების და ტრიგერის სისტემის ექსპერტები. მეორე დონის მორიგეობაში მონაწილეობა ხორციელდება თბილისიდან ინტერნეტის საშუალებით.

ჩვენი მოღვაწეობის ერთ-ერთი ძირითადი მიზანია გამოცდილ მეცნიერთა ცოდნისა და გამოცდილების გაზიარება ახალგაზრდა მეცნიერებისა და სტუდენტებისადმი. დიდ საერთაშორისო კოლაბორაციის ფარგლებში მუშაობა გამოცდილ მეცნიერებთან ერთად სტუდენტებს საშუალებას აძლევს გაიღრმავონ ცოდნა ნაწილაკების ფიზიკის თეორიასა და ექსპერიმენტში.“

თანამშრომლობა იულიხის ცენტრთან

CERN შესაძლოა არის ყველაზე მსხვილი, მაგრამ არ არის ერთადერთი მნიშვნელოვანი სამეცნიერო ცენტრი, რომელთანაც თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მაღალი ენერგიების ფიზიკის  ინსტიტუტი თანამშრომლობს.

გერმანიის იულიხის კვლევით ცენტრთან თანამშრომლობა, ასევე ერთ-ერთი ხანგრძლივი და მნიშვნელოვანი მიმართულებაა. ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი, ინსტიტუტის მთავარი მეცნიერ-თანამშრომელი გიორგი მაჭარაშვილი გვიყვება ამის შესახებ:

გიორგი მაჭარაშვილი: იულიხის კვლევების ცენტრი (Forschungszentrum-Juelich) არის გერმანიის ნაციონალური ინსტიტუტი, რომელიც აერთიანებს სხვადასხვა პროფილის სამეცნიერო ინსტიტუტებს. თსუ მეფი 1992 წლიდან თანამშრომლობს იულიხის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტთან. ჩვენი ინსტიტუტის ჯგუფის გარდა 2005 წლიდან თანამშრომლობაში მონაწილეობს თბილისის სამი უნივერსიტეტი: ტექნიკური, აგრარული და ილიას უნივერსიტეტი. დღეის მდგომარეობით თანამშრომლობა მოიცავს კვლევითი ცენტრის ბირთვული ფიზიკის (IKP), ნეირომეცნიერების და მედიცინის, ინჟინერიის, ატმოსფეროს და ელექტრონიკის ინსტიტუტებს.

იულიხთან თანამშრომლობა არა მარტო ჩვენი ინსტიტუტისთვის, არამედ ჩვენი ქვეყნისთვისაც ძალიან შედეგიანი და მნიშვნელოვანია.  იულიხის კვლევით ცენტრთან თანამშრომლობამ მოგვცა საშუალება, რომ 10 ქართველ სტუდენტს შეესრულებინა სამაგისტრო ნაშრომი იულიხის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტში და კიდევ 5 სტუდენტს სადოქტორო (ძირითადად თსუ მეფი-დან). აქედან ორ მათგანს, ზარა ბაღდასარიანს და მალხაზ ჯაბუას, აქვს ორი დოქტორის დიპლომი, ქართული და გერმანული.

2004 წლიდან თსუ მეფი-სა და იულიხის კვლევითი ცენტრის ინიციატივით ყოველ 2 წელიწადში სტუდენტთა აქტიური მონაწილეობით ტარდება კონფერენცია ფუნდამენტურ მეცნიერებებში ქართულ-გერმანული სამეცნიერო ხიდის სახელწოდებით. რამოდენიმე მეცნიერს იულიხის კვლევითი ცენტრიდან მინიჭებული აქვს თსუ საპატიო დოქტორის წოდება. მათ შორის მინდა გამოვყო პროფ. ოტო შულტი და პროფ. ჰანს შტროერი.

2015 წელს თსუ მეფი-სა და გერმანული მხარის ინიციატივით, საქართველოს მთავრობის მხარდაჭერით შეიქმნა სპეციალური პროგრამა, რომელიც უცხოეთიდან ჩამოსული ქართველი მეცნიერების საქართველოში დასაქმებას უწყობს ხელს. მათთვის იქმნება ე.წ. სმარტ-ლაბები,  რომლებიც აღჭურვილია მოწინავე ხელსაწყოებით და აპარატურით. პირველი ასეთი სმარტ-ლაბი შექმნილია დოქტორ დავით მჭედლიშვილისათვის, რომელმაც შეასრულა სადოქტორო ნაშრომი იულიხის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტში და დაბრუნდა თბილისში.  სმარტ-ლაბში  იგი ხელმძღვანელობს ერთ დოქტორანტს და მისმა მაგისტრანტმა სულ ახლახანს წარმატებით დაიცვა თავისი ნაშრომი. აქვე მუშაობს კიდევ რამდენიმე სტუდენტი აგრარული უნივერსიტეტიდან. ამჟამად უნივერსიტეტში შექმნილია ასევე ატმოსფერული კვლევების სმარტ-ლაბი და უახლოეს მომავალში დაგეგმილია კიდევ ერთი - მედიცინასთან დაკავშირებული სმარტ-ლაბის შექმნა.

როგორც გითხარით, იულიხის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტთან თანამშრომლობას საფუძველი ჩაეყარა 1992 წელს, როდესაც შედგა პირველი შეხვედრა პროფ. მიხეილ ნიორაძესა და ინსტიტუტის დირექტორს პროფ. ოტო შულტს შორის. ამ შეხვედრისას გამოითქვა ორმხრივი მზადყოფნა თანამშრომლობისათვის. ამის შემდეგ თანამშრომლობის მონაწილეები გავხდით დოქტორი ანდრო კაჭარავა და მე. თავიდან ჩვენი ამოცანა იყო საშუალო ენერგიებზე იშვიათი პროცესების გაზომვა, ნაწილაკების დაბადების შესწავლა ისეთ პირობებში, როდესაც გაზომვები ძნელი ჩასატარებელია. თავიდან ჩვენი სამკაციანი ჯგუფი მუშაობდა ორი ავტონომიური დეტექტორის დაპროექტებასა და შექმნაზე. 1998 წლისათვის დაიწყო ტესტური გაზომვები ამ დეტექტორებით და 2000 წლიდან დავიწყეთ ფიზიკური გაზომვები IKP-COSY ამაჩქარებელზე. ამ ექსპერიმენტების დეტალებზე საუბარი შორს წაგვიყვანდა, ამიტომ აღვნიშნავ, რომ სხვადასხვა პროცესების შესწავლის შედეგად მიღებული იყო დიდი რაოდენობის და მაღალი ხარისხის შედეგები. 2015 წლამდე პერიოდში გამოქვეყნებულია 100-ზე მეტი სტატია უმაღლესი რეიტინგის ჟურნალებში.

ჩვენი ჯგუფი მონაწილეობდა მონაცემების დაგროვებაში, მათ ანალიზში, სიმულაციის და ანალიზის კოდების შექმნაში. განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს ის შედეგები, რომლებიც მიღებული იყო მაღალი სიზუსტის პოლარიზაციულ ექსპერიმენტებში. უნდა განვმარტოთ, რომ პოლარიზაცია გულისხმობს, რომ ექსპერიმენტში კონტროლდება ელემენტარული ნაწილაკის ორიენტაცია, რაც გავლენას ახდენს ურთიერთქმედების მახასიათებლებზე. უნდა აღინიშნოს რომ კვლევების ზოგიერთი მიმართულებები ინიცირებული იყო ჩვენი ჯგუფის მიერ და ჯგუფი პასუხისმგებელი იყო სიმულაციასა და მონაცემთა ანალიზზე, ისევე როგორც სტატიების, მოხსენებების, პროექტების მომზადებაზე. ამ გამოცდილებამ დიდი როლი ითამაშა ჩვენი თანამშრომლობის განვითარებაში და გრძელვადიანი სამომავლო ამოცანების დასახვაში.

2015 წელს ამ ექსპერიმენტების ციკლის დასრულების შემდეგ დაისვა საკითხი, თუ რა მიმართულება აგვერჩია ჩვენი მომავალი კვლევებისათვის. CERN-ის ATLAS და CMS ექსპერიმენტები ერთმანეთის პარალელურად ატარებენ კვლევებს თითქმის ერთი და იგივე სამეცნიერო მიმართულებით. ძირითადი ამოცანა, ეპოვათ ჰიგსის ნაწილაკი, წარმატებულად შესრულდა. ამ ნაწილაკის აღმოჩენამ, შეიძლება ითქვას, დასვა დიდი წერტილი სტანდარტული მოდელის ექსპერიმენტულ დადასტურებაში. ამის პარალელურად ბოლო 10-15 წლის მანძილზე მიდის ისეთი მოვლენების შესწავლა, რომლებიც არ მოითხოვენ მაღალი ენერგიების ამაჩქარებლებს, მაგრამ მეორეს მხრივ არ ჯდებიან სტანდარტულ მოდელში.  შეიძლება ითქვას, რომ ფუნდამენტურ მეცნიერებაში მეორე სტრატეგიული მიმართულებაა სწორედ ასეთი პროცესების შესწავლა. ამის მკაფიო მაგალითია ნეიტრინოს ოსცილაციის აღმოჩენა, რომლის მექანიზმს სტანდარტული მოდელი არ აღწერს. ნეიტრინოს ოსცილაციის მოვლენა, რომელიც აღმოჩენილია იაპონიაში, წარმოადგენს გარღვევას. მე ვფიქრობ ეს უფრო დიდი აღმოჩენაა, ვიდრე ჰიგსის ნაწილაკის არსებობის დადასტურება.

მსგავს პროცესებს ეწოდებათ სტანდარტულ მოდელს მიღმა, იშვიათი, პროცესები. მათი ძიებისათვის ზემაღალი ენერგიების ამაჩქარებლის შექმნა არ არის აუცილებელი. გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქ ენიჭება გაზომვების განსაკუთრებულ სიზუსტეებს. ასეთი იშვიათი პროცესები, რომლებიც არღვევენ სტანდარტული მოდელის წარმოდგენებს, დაკავშირებულია ასევე კოსმოლოგიასთან. მაგალითად, სამყაროში  მატერია-ანტიმატერიის ასიმეტრია შეიძლება დაკავშირებული იყოს ელემენტარულ ნაწილაკების ელექტრული დიპოლური მომენტის (EDM) არსებობასთან. სწორედ ეს მიმართულება იყო არჩეული ჩვენი საერთო სამომავლო კვლევებისათვის. დღეს მეფი-ს ჯგუფი იულიხის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტთან ერთად მუშაობს ამ მიმართულებით JEDI კოლაბორაციის ფარგლებში. srEDM პროექტი, რომლის გრძელვადიანი მიზანია ელექტრული დიპოლური მომენტის აღმოჩენა, რომელიც სტანდარტულ მოდელში აკრძალული მოვლენაა, მოიცავს ორ ძირითად მიმართულებას. პირველი, ეს არის სპეციალიზებული ამაჩქარებლის შექმნა, რომელიც ორიენტირებული იქნება ნაწილაკის სპინის ზუსტ კონტროლზე, და სპინის ორიენტაციის გამზომი ხელსაწყოს, პოლარიმეტრის, შექმნაზე. ასეთი პოლარიმეტრი უწყვეტად უნდა ზომავდეს ამაჩქარებლის ნაკადის პოლარიზაციას დღემდე უპრეცედენტო სიზუსტით. ასეთი პოლარიმეტრის დაპროექტება, შექმნა, და შემდგომში მისი გამოყენება, არის თსუ მეფი-ს ჯგუფის პასუხისმგებლობის სფერო JEDI კოლაბორაციაში, რომელიც აერთიანებს 150-ზე მეტ მეცნიერს. ჯგუფი უკვე წარმატებით მუშაობს ამ მიმართულებით და მოპოვებული აქვს საერთაშორისო აღიარება და ავტორიტეტი.

ინსტიტუტთან ასოცირებული მეცნიერები, დოქტორები ანდრო კაჭარავა და ირაკლი ქეშელაშვილი მუდმივად იმყოფებიან იულიხის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტში, სულ პროექტში მონაწილეობს 10-12 მეცნიერი, რომელთა უმეტესობა ახალგაზრდებია

KM3NeT პროექტი

KM3NeT ნეიტრინული ფიზიკის და ასტროფიზიკის საერთაშორისო სამეცნიერო პროექტია, რომელსაც ივანე ჯავახიშვილის სახელობის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, კერძოდ კი მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტი 2017 წელს შეუერთდა. ამჟამად ამ თანამშრომლობაში 15 ქვეყნის სამეცნიერო კვლევითი ცენტრები და უნივერსიტეტები მონაწილეობენ.

თანამშრომლობის მიზანია ხმელთაშუა ზღვის ფსკერზე განალაგოს ნეიტრინული დეტექტორები, რომელთა საშუალებით შესაძლებელი იქნება კვლევების ჩატარება ნეიტრინულ ფიზიკასა და ასტროფიზიკაში. KM3NeT რთული და ძვირადღირებული სამეცნიერო პროექტია, რომლის განხორციელება რამდენიმე ეტაპად არის დაგეგმილი. ამ ეტაპზე (KM3NeT 2.0) მიმდინარეობს დეტექტორების განლაგება იტალიისა და საფრანგეთის სანაპიროებთან. აღსანიშნავია, რომ KM3NeT ზღვაში განლაგებულ საკვლევ-ინფრასტრუქტურას წარმოადგენს, რომლის დახმარებით მულტიდისციპლინარული კვლევების ჩატარება იქნება შესაძლებელი ზღვის და დედამიწის შემსწავლელ მეცნიერებებში (მაგალითად ოკეანოლოგია, ზღვის ბიოლოგია, სეისმოლოგია).

საქართველოს მხრიდან პროექტის მონაწილე და ჯგუფის ხელმძღვანელი, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი რევაზ შანიძე გვესაუბრება:

„სამყაროს შესასწავლად სხვადასხვა ფიზიკური ხელსაწყო და დეტექტორი გამოიყენება, რასაც უკვე გაეცანით ATLAS და JEDI ექსპერიმენტების  მაგალითზე, რომლებშიც ინსტიტუტი მონაწილეობს. პირველი დეტექტორი სამყაროს შესასწავლად ადამიანის თვალი იყო. მრავალსაუკუნოვანი დაკვირვებების შედეგად ჩამოყალიბდა ასტრონიმია, ერთი პირველი მეცნიერება, რომელიც ციური სხეულებსა და მათ მოძრაობას სწავლობს. დღეს ვიცით, რომ ადამიანის თვალით მხოლოდ სამყაროს მცირე ნაწილის დანახვაა შესაძლებელი. ამას ადასტურებს როგორც თანამედროვე ოპტიკური ტელესკოპები, ასევე დაკვირვებები ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვა დიაპაზონში. ასეთი დაკვირვებები ახალი ხელსაწყოების, რადიოტელესკოპებისა და დედამიწის ხელოვნურ თანამგზავრებზე განლაგებული რენტგენული და გამა-სხივების ტელესკოპების საშუალებით გახდა შესაძლებელი. სამყაროს დაკვირვებადი მატერია, რაც ჩვენ დეტექტორებში ტოვებს კვალს, სამყაროში არსებული მატერიის მცირე ნაწილი აღმოჩნდა.  მატერია, რომელიც ჩვენ არსებულ დეტექტორებში არ ფიქსირდება ბნელი (უხილავი) მატერიის სახელით არის ცნობილი.    

მეცნიერების, ტექნიკისა და ტექნოლოგიების განვითარებამ საშუალება მოგვცა სამყარო არა მარტო ელექტრომაგნიტური გამოსხივების საშუალებით, არამედ ელემენტარული ნაწილაკებით - ნეიტრინოებით შევისწავლოთ. ნეიტრინოების საშუალებით შეგვიძლია ისეთი ასტროფიზიკური პროცესები შევისწავლოთ, რომელთა დაკვირვება სხვა საშუალებებით შეუძლებელია, მაგალითად მზესა და ვარსკვლავებში მიმდინარე თერმობირთვული რეაქციები, კოსმოსური სხივების წყაროები და ბნელი (უხილავი) მატერია.

 
KM3NeT თანამშრომლობა ნეიტრინულ დეტექტორს იმ მიზნით იყენებს, რომ ნეიტრინოების ასტროფიზიკური წყაროები დაადგინოს და შეისწავლოს. ეს საშუალებას მოგვცემს კოსმოსური სხივებისა და ბნელი (უხილავი) მატერიის პრობლემების გადაწყვეტაზე ვიმუშაოთ. ნეიტრინული ასტრონომია ფუნდამენტური კვლევების ახალ მიმართულებას, ასტრონაწილაკების ფიზიკას მიეკუთვნება. KM3NeT ასტრონაწილაკების ფიზიკის პირველი პროექტია, რომელშიც მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტში მომუშავე მკვლევართა ჯგუფი მონაწილეობს. პროექტში მონაწილეობს  300-მდე  მეცნიერი, ინჟინერი და დოქტორანტი 15 ქვეყანიდან.

21 სექტემბერს თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტში ხელი მოეწერა თანამშრომლობის ხელშეკრულებას თსუ მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტსა და KM3NeT საერთაშორისო სამეცნიერო თანამშრომლობას შორის. ეს ხელშეკრულება და KM3NeT თანამშრომლობის კონფერენცია, რომელიც 2019 წლის დასაწყისში თბილისის სახელმწიფი უნივერსიტეტში უნდა ჩატარდეს, ხელს შეუწყობს ქართველი მეცნიერებისა და სტუდენტების ჩართვას ამ საერთაშორისო სამეცნიერო პროექტში.

პროექტი საინტერესოა იმ თვალსაზრისითაც, რომ ზღვის ფსკერზე (3 კმ სიღრმეზე) შესაძლებელი იქნება მულტიდისციპლინარული კვლევების ჩატარება. შესაბამისად KM3NeT საინტერესოა ზღვის და დედამიწის შემსწავლელი მეცნიერებისთვის, ოკეანოლოგებისთვის. ექსპერიმენტი უწყვეტ 24 საათიან რეჟიმში  იმუშავებს.  ზღვაში ექსპერიმენტის განხორციელება, რომელიც  მუდმივი კვების წყაროსთან არის შეერთებული ნამდვილად უპრეცედენტოა. ზღვის ფსკერზე განლაგებული შემაერთებელი კვანძის საშულებით ექსპერიმენტს ზღვისა და დედამიწის შემსწავლელი მეცნიერებების დეტექტორები შეიძლება შეუერთდეს“.