História

Začiatky výskumu v oblasti subjadrovej fyziky v Košiciach sú spojené so vznikom Katedry jadrovej fyziky PF UPJŠ vedenej J. Dubinským v r.1964. Od vzniku katedry v jej rámci pôsobil  J. Tuček a od r.1967  aj  J. Patočka. Obaja pred príchodom do Košíc pôsobili v Spojenom ústave jadrových výskumov (SÚJV) v Dubne. S podporou J. Dubinského vytvárajú postupne J. Tuček a J. Patočka pracovný kolektív orientujúci sa na problematiku subjadrovej fyziky. Z neho sa pri vzniku ÚEF SAV niekoľkí pracovníci stali členmi Oddelenia fyziky vysokých energií ústavu. Pritom však výskumne tvorili pracovníci katedry fakulty a oddelenia ústavu jeden kolektív pôsobiaci v spoločných priestoroch a pracujúci na spoločných výskumných programoch. Táto skutočnosť vytvorila priaznivé predpoklady pre dlhodobú spoluprácu PF UPJŠ a ÚEF SAV v oblasti subjadrovej fyziky. Príchodom M. Semana a L. Šándora do oddelenia v priebehu 70-tych  rokov sa zvýšila dynamika a cieľavedomosť činnosti oddelenia a vytvorili sa v ňom priaznivé predpoklady pre výchovu viacerých mladých vedeckých pracovníkov, ktorí dnes významne ovplyvňujú činnosť a ďalší vývoj oddelenia, ktoré od r. 1989 nesie názov Oddelenie subjadrovej fyziky (OSF).
Oddelenie orientuje svoju vedeckú aktivitu na štúdium vlastností objektov na úrovni  10^-14 cm a menej, teda smerom do oblasti jadier a elementárnych častíc. Prvé aktivity  OSF boli zamerané prakticky výlučne na spracovanie a analýzu experimentálnych údajov z bublinových komôr umiestnených v SÚJV Dubna a v Ústave fyziky vysokých energií v Serpuchove, v Ruskej federácii. V prvej etape oddelenie participovalo na experimentoch s dvomi komorami v SÚJV, z  ktorých prvá bola naplnená propánom a druhá kvapalným vodíkom. Cieľom experimentov s jednometrovou propánovou komorou bola analýza zrážok pi- -mezónov s energiou 5 GeV s protónmi (ktoré boli vydelené z propánu) s jadrami uhlíka. Pracovníci oddelenia (G. Martinská, J. Patočka, L. Šándor, Š. Valkár)  sa pri štúdiu týchto zrážok zamerali hlavne na produkciu gamma-kvánt a podivných častíc. J. Antoš vyvinul a na údajoch z tohoto experimentu aplikoval novú metódu na rekonštrukciu invariantných spektier nestabilných častíc zo spektier produktov ich rozpadu (v danom prípade pre pi0-mezóny na základe údajov o gamma-kvantách).
Účasť na experimentoch s jednometrovou vodíkovou komorou v SÚJV patrí medzi najvýznamnejšie medzníky histórie oddelenia. Je to dané nielen dĺžkou participácie pracovníkov OSF na výskumoch s touto komorou (cca 20 rokov), ale aj príspevkom do daných experimentov, ktorý sa zrodil bezprostredne na pôde ústavu. Najprv išlo o štúdium  pi-p interakcií pri energii 5 GeV. Pracovníci oddelenia tu prispeli najmä k inkluzívnemu štúdiu produkcie nestabilných častíc – rezonancií rho0 (J. Antoš) a Δ⁺⁺ (L. Šándor). Neskôr, pre spracovanie interakcií zaznamenaných na snímkach z  tejto  komory, bol na pôde OSF vybudovaný plne automatizovaný merací systém (M. Seman, J. Bán, E. Futó, F. Kriváň, J. Špalek), ktorý umožnil dovtedy nevídaný vklad do komplexného spracovania a analýzy interakcií a to pre niektoré experimenty až 30 % z celkovej spracovanej štatistiky. Pracovníci oddelenia sa zúčastnili na experimentoch s touto komorou, ožiarenou jednak jadrami ³He, resp. ⁴He pri energiách 8 GeV a 13,5 GeV a jednak polarizovanými deuterónmi s energiou 3,3 GeV. K najdôležitejším prínosom týchto experimentov patrí indikácia existencie dibaryónových rezonancií, analýza exkluzívnych kanálov, štúdium interakcie v koncovom stave a analýza D stavu deuterónu (M. Bánó, M. Seman, L. Šándor, J. Urbán, B. Pastirčák).
Z pohľadu na technickú náročnosť realizácie a následného spracovania snímkov, ako aj fyzikálnych cieľov, bola pre OSF zaujímavá účasť na experimentoch s bublinovou komorou ĽUDMILA. Najprv sme sa spoločne s pražskými pracoviskami (Nukleárne Centrum Matematicko-fyzikálnej fakulty UK, FzÚ ČSAV) zúčastnili na štúdiu pp interakcií pri 22,4 GeV (J. Patočka, P. Murín). V ďalšom išlo o unikátny experiment, v ktorom sa v Ústave fyziky vysokých energií v Serpuchove deuterónmi a antideuterónmi s energiou 12,2 GeV, ožarovala táto komora s vnútorným dráhovo-citlivým terčom, naplneným kvapalným deutériom. K hlavným výsledkom týchto experimentov patrili prvé štúdie zrážok antineutrónov s neutrónmi (D. Bruncko, P. Murín).
Účasť oddelenia na vedeckom programe SÚJV vyvrcholila začiatkom 80-tych rokov v participácii na experimente HYPERON. Tu nastal už postupný prechod aktivít oddelenia z experimentov realizovaných pomocou bublinových komôr na elektronické experimenty, ktoré sú  dnes (a aj v budúcnosti budú) ťažiskom vedeckej aktivity OSF. Experiment HYPERON sa realizoval opäť v Ústave fyziky vysokých energií v Serpuchove. Tu sme prispeli k analýze binárnych reakcií s výmenou hypernáboja (J.Antoš) a analýze produkcie eta-mezónu v interakciách hadrónov s rôznymi atómovými jadrami (L. Šándor). Nezanedbateľný bol aj technický vklad nášho pracoviska do tohto experimentu (detektory, elektronika), v tom čase so svetovými parametrami (M. Seman, J. Bán, E. Kladiva, J. Špalek, F. Kriváň).
V roku 1987 nastáva ďalší dôležitý moment vo vedeckých aktivitách oddelenia. V tomto roku bola podpísaná zmluva o spolupráci medzi ÚEF SAV a DESY (nemecký synchrotrón) Hamburg v Nemecku na experimente H1 študujúcom zrážky protibežných zväzkov elektrónov, resp. pozitrónov s protónmi pri energii  300 GeV. Na pôde OSF bolo zrealizované technické zariadenie (J. Antoš, J. Ferencei, P. Murín, T. Kurča, J. Bán, J. Špalek), ktoré umožnilo výrobu asi 2500 kusov veľkoplošných (o rozmeroch cca 1 x 1 m2) čítacích elektród pre hadrónovú časť hlavného H1 kalorimetra, pracujúceho s kvapalným argónom ako nosičom fyzikálneho signálu. Tento vklad do výstavby detektora bol rozhodujúcim preto, aby sa ÚEF SAV stal riadnym členom medzinárodnej spolupráce H1. K ďalším aktivitám pracovníkov OSF v experimente H1 patrí návrh a realizácia elektroniky pre identifikáciu elektrónov v koncovom stave (M. Seman, J. Bán, T. Kurča), vklad do metodiky rekonštrukcie (D. Bruncko, P. Murín, J. Ferencei), do analýzy štruktúrnej funkcie F₂ (T. Kurča, P. Murín, D. Bruncko, J. Ferencei), do analýzy tzv. Comptonovych QED prípadov (R. Maraček) a pozdĺžnej štruktúrnej funkcie F_L (T. Kurča). Treba zdôrazniť, že participácia v experimente H1 patrila k nosným smerom vedeckej činnosti oddelenia.
Ďalšou  dôležitou aktivitou OSF je jeho účasť na vedeckom programe Európskeho laboratória pre časticovú fyziku  (CERN) v Ženeve, Švajčiarsko. Tieto aktivity začali v  roku 1984 postupnou individuálnou účasťou pracovníkov OSF (M. Seman, L. Šándor, J. Antoš) v experimente NA34 (HELIOS), neskôr prerástli do oficiálnej účasti v experimentoch zameraných na štúdium relativistických zrážok ťažkých jadier. V experimente HELIOS-1 (M. Seman, J. Antoš, L. Šándor) a HELIOS-3 (J. Antoš, I. Králik, L. Šándor, J. Urbán) sa študovala produkcia dileptónov, a to v zrážkach protónov s jadrami Be pri energii 450 GeV, resp. protónov a iónov S s jadrami W pri energii 200 GeV/nukleón. V experimente HELIOS-2  (M. Seman, L. Šándor) boli študované obecné charakteristiky excitovanej jadrovej hmoty, najmä spektrá priečnej energie častíc produkovaných v jadrových zrážkach. V experimentoch WA94 a WA97 sa v zrážkach SS a pS pri energii 200A GeV a PbPb a pPb pri energii 158 AGeV, analyzovala produkcia podivných častíc, najmä multi-podivných hyperónov, s cieľom nájsť signál z kvark-gluónovej plazmy ako ďalšej, doteraz nepozorovanej formy jadrovej hmoty. Pracovníci OSF (K. Šafařík, L. Šándor, I. Králik, J. Urbán, B. Pastirčák) významnou mierou prispeli predovšetkým k fyzikálnej analýze týchto zrážok. K experimentu WA97 sme prispeli aj vývojom a realizáciou riadiacej a kalibračnej elektroniky (J. Bán, M. Lupták, A. Jusko).  Nezanedbateľný bol však aj vklad do technológie nových, tzv. pixelových detektorov (K. Šafařík, M. Lupták), ktoré sa v experimente WA97 použili vôbec po prvý raz vo väčšom meradle.
Posledné obdobie je pre OSF charakterizované účasťou v programe LHC (z anglického ”Large Hadron Collider”). Ide o program, ktorý je nosným vedeckým smerom CERN, (členom ktorého je aj Slovenská republika), a ktorý sa uskutočňuje na urýchľovači protibežných zväzkov protónov s energiou zrážky 14 TeV. V prvej etape sa pracovníci oddelenia zúčastnili na výskumných a vývojových programoch, cieľom ktorých bola predovšetkým snaha vytvoriť a navrhnúť také experimentálne zariadenia a metodiky, ktoré by umožnili efektívnu prácu na LHC. Významná bola účasť v projekte R&D 33, cieľom ktorého bol návrh nového typu kalorimetra na báze kvapalného argónu a vývoj elektroniky schopnej pracovať v podmienkach kvapalného argónu (J. Bán, D. Bruncko, M. Lupták, A. Jusko, B. Kocper). V ďalšej etape sa OSF stalo riadnym členom dvoch zo štyroch experimentov plánovaných na LHC, a to experimentu ATLAS (D. Bruncko, J. Bán, M. Seman, P. Stríženec, A. Jusko, R. Chytráček, B. Kocper, J. Ferencei) a experimentu ALICE (K. Šafařík, L. Šándor, B. Pastirčák, I. Králik, J. Urbán, A. Jusko, M. Lupták, B. Kocper). Hlavným cieľom experimentu ATLAS je preskúmanie platnosti Štandardného modelu elementárnych častíc a štúdium vlastností Higgsovej častice. V rámci experimentu ATLAS sa pracovníci OSF koncentrujú na zadnú kalorimetriu a podieľajú sa na návrhu a realizácii elektronickej kalibrácie hadrónového end-cap kalorimetra. Experiment ALICE skúma pri unikátnych energiách LHC ultrarelativistické jadrové zrážky s možnosťou simultánne analyzovať viaceré signatúry kvarkovo-gluónovej plazmy. Ako medzistupeň v účasti OSF v experimente ALICE bola jeho účasť v experimente NA57, ktorý popri fyzikálnom programe (analýza relativistických zrážok PbPb a pPb pri energiách 158A GeV a 40A GeV) vyvíjal a testoval systém spúšťania (tríger) a zberu údajov (DAQ) pre experiment ALICE. V rámci experimentu ALICE sa pracovníci OSF zamerali na vývoj a konštrukciu elektroniky pre centrálny rozhodovací procesor (CTP) a elektroniky pre kremíkový pixelový detektor (SPD). Sú tiež zapojení do projektovania nového centrálneho dráhového detektora ITS. V oblasti fyzikálnej analýzy sa sústreďujú na štúdium produkcie podivných častíc.
K významným aktivitám OSF patrila aj účasť v experimente CDF (Fermiho národné laboratórium, Batavia, USA), v ktorom bola objavená posledná z fundamentálnych častíc, top kvark. Pracovníci OSF (J. Antoš, R. Lysák) významnou mierou prispeli k metodike a fyzikálnej analýze experimentu, za čo boli niekoľkokrát ocenení cenou Fermilab Result of the Week.