Εργαστήριο Πειραματικής Φυσικής Υψηλών Ενεργειών και Συναφούς Οργανολογίας

Το Εργαστήριο Πειραματικής Φυσικής Υψηλών Ενεργειών και Συναφούς Οργανολογίας της Σχολής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών (ΣΕΜΦΕ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου αποτελεί ένα από τα πλέον ιστορικά και εξωστρεφή ερευνητικά εργαστήρια της χώρας στον τομέα της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, της τεχνολογίας ανιχνευτών και της επιστημονικής οργανολογίας.

Η ερευνητική του δραστηριότητα ξεκίνησε το 1968 με πρωτοβουλία του Αείμνηστου Καθηγητή Αναστάσιου Φίλιππα με και έκτοτε συμμετέχει αδιάλειπτα στα σημαντικότερα διεθνή πειράματα σωματιδιακής φυσικής στο CERN. Στη διάρκεια των τελευταίων σχεδόν έξι δεκαετιών, το εργαστήριο έχει συμβάλει καθοριστικά σε εμβληματικά πειράματα στους επιταχυντές PS, ISR, SPS, LEP και LHC, συμμετέχοντας τόσο στη φυσική ανάλυση των δεδομένων όσο και στον σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία προηγμένων ανιχνευτικών και ηλεκτρονικών συστημάτων.

Το εργαστήριο διαθέτει μακρά παράδοση στην ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών ανίχνευσης ακτινοβολίας και σωματιδίων. Ήδη από τη δεκαετία του 1980 σχεδίασε και κατασκεύασε εξ ολοκλήρου στην Ελλάδα το σύστημα ανίχνευσης Čerenkov ODYSSEUS για το CERN, αποτελώντας το πρώτο ολοκληρωμένο ανιχνευτικό σύστημα που σχεδιάστηκε, κατασκευάστηκε και εγκαταστάθηκε από ελληνικό πανεπιστήμιο σε διεθνές πείραμα υψηλών ενεργειών.

Σήμερα, το εργαστήριο αποτελεί βασικό μέλος των διεθνών συνεργασιών ATLAS και CMS στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN. Η ερευνητική του δραστηριότητα καλύπτει ένα ευρύ φάσμα αντικειμένων, όπως η μελέτη των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων της ύλης, η φυσική του μποζονίου Higgs, οι αναζητήσεις νέας φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο, καθώς και η ανάπτυξη προηγμένων ανιχνευτών και συστημάτων ηλεκτρονικών υψηλών επιδόσεων.

Ιδιαίτερα σημαντική είναι η συνεισφορά του εργαστηρίου στην αρχική κατασκευή του ανιχνευτή ATLAS με τον σχεδιασμό και υλοποίηση των ανιχνευτών μιονίων BIS-MDT και στην αναβάθμιση του ανιχνευτή ATLAS για την εποχή του High-Luminosity LHC. Τα μέλη του εργαστηρίου συμμετείχαν στον σχεδιασμό, την κατασκευή, τον έλεγχο ποιότητας και τη λειτουργία των νέων ανιχνευτικών συστημάτων αερίου MDT και των ανιχνευτών Micromegas του New Small Wheel (NSW), καθώς και στην ανάπτυξη ηλεκτρονικών συστημάτων λήψης δεδομένων (DAQ, Readout systems), συστημάτων παρακολούθησης και αυτοματισμού μεγάλης κλίμακας για πολύπλοκες επιστημονικές εγκαταστάσεις.

Παράλληλα, το εργαστήριο διαθέτει σημαντική τεχνογνωσία σε τομείς που παρουσιάζουν έντονο ενδιαφέρον για τη βιομηχανία και την εφαρμοσμένη έρευνα, όπως:

• Ανάπτυξη αισθητήρων στερεάς κατάστασης για τον προσδιορισμό τροχιών ακτινοβολίας και ανιχνευτικών διατάξεων αερίου.
• Ηλεκτρονικά συστήματα υψηλής ταχύτητας και χαμηλού θορύβου.
• Συστήματα ελέγχου και εποπτείας μεγάλων εγκαταστάσεων (Detector Control Systems – DCS).
• Επεξεργασία και ανάλυση μεγάλων όγκων δεδομένων.
• Τεχνολογίες επιταχυντών και δεσμών σωματιδίων.
• Προηγμένα συστήματα αυτοματισμού και βιομηχανικής παρακολούθησης.
• Υπολογιστικές μέθοδοι προσομοίωσης και βελτιστοποίησης σύνθετων φυσικών συστημάτων.

Για αρκετά χρόνια το εργαστήριο συμμετέχει ενεργά σε ευρωπαϊκές ερευνητικές υποδομές και αναπτυξιακά έργα στρατηγικής σημασίας, όπως τα ESS (European Spallation Source), EuPRAXIA, CompactLight και CLIC, συνεισφέροντας στον σχεδιασμό επιταχυντών νέας γενιάς, πηγών ηλεκτρονίων, συστημάτων διαγνωστικής δεσμών και προηγμένων τεχνολογικών υποδομών.

Η πολυετής εμπειρία σε διεθνείς συνεργασίες μεγάλης κλίμακας, σε συνδυασμό με την εξειδίκευση στην ανάπτυξη σύνθετων επιστημονικών οργάνων, καθιστούν το Εργαστήριο Πειραματικής Φυσικής Υψηλών Ενεργειών και Συναφούς Οργανολογίας έναν ισχυρό ερευνητικό και τεχνολογικό εταίρο για συνεργασίες με βιομηχανικούς φορείς, ερευνητικά κέντρα, νοσοκομεία και επιχειρήσεις υψηλής τεχνολογίας.

Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται σήμερα στη μεταφορά τεχνογνωσίας από τη βασική έρευνα προς εφαρμογές με κοινωνικό και οικονομικό αντίκτυπο, όπως η ιατρική απεικόνιση, η ακτινοθεραπεία με πρωτόνια, οι τεχνολογίες αισθητήρων, η τεχνητή νοημοσύνη για ανάλυση δεδομένων και οι προηγμένες τεχνολογίες επιταχυντών, συμβάλλοντας στη δημιουργία καινοτόμων λύσεων με διεθνή προοπτική.

Πεδία Μεταφοράς Τεχνογνωσίας

Η πολυετής συμμετοχή του εργαστηρίου σε διεθνή ερευνητικά έργα μεγάλης κλίμακας έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη σημαντικής τεχνογνωσίας με δυνατότητα μεταφοράς προς τη βιομηχανία, την ιατρική τεχνολογία και τις ερευνητικές υποδομές. Ενδεικτικά, τα βασικά πεδία μεταφοράς τεχνογνωσίας περιλαμβάνουν:

Ανιχνευτές και Αισθητήρες Προηγμένης Τεχνολογίας

• Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός ανιχνευτών σωματιδίων και ακτινοβολίας.
• Τεχνολογίες Micromegas, Picosec και Low Gain Avalanche Detectors (LGADs).
• Συστήματα ακριβούς χρονισμού και εντοπισμού σωματιδίων.
• Εφαρμογές σε ιατρική απεικόνιση, ακτινοθεραπεία και βιομηχανικές μετρήσεις.

Ηλεκτρονικά Συστήματα Υψηλών Επιδόσεων

• Σχεδιασμός και ανάπτυξη αναλογικών και ψηφιακών ηλεκτρονικών υψηλής ταχύτητας.
• Συστήματα συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων πραγματικού χρόνου.
• Ενσωματωμένα συστήματα ελέγχου και παρακολούθησης.
• Ηλεκτρονικά για περιβάλλοντα υψηλής ακτινοβολίας και αυξημένων απαιτήσεων αξιοπιστίας.

Συστήματα Ελέγχου, Αυτοματισμού και Βιομηχανικής Παρακολούθησης

• Ανάπτυξη συστημάτων SCADA και Detector Control Systems (DCS).
• Παρακολούθηση και έλεγχος σύνθετων εγκαταστάσεων μεγάλης κλίμακας.
• Απομακρυσμένη λειτουργία και διαχείριση κρίσιμων υποδομών.
• Ανάπτυξη εργαλείων έγκαιρης διάγνωσης και προληπτικής συντήρησης.

Τεχνολογίες Επιταχυντών και Δεσμών Σωματιδίων

• Μελέτη και σχεδιασμός συστημάτων επιταχυντών νέας γενιάς.
• Πηγές ηλεκτρονίων και φωτοκάθοδοι.
• Διαγνωστικά συστήματα και όργανα μέτρησης δεσμών.
• Υπολογιστική προσομοίωση και βελτιστοποίηση επιταχυντικών διατάξεων.

Τεχνητή Νοημοσύνη και Ανάλυση Μεγάλων Δεδομένων

• Ανάπτυξη αλγορίθμων ανάλυσης μεγάλων πειραματικών δεδομένων.
• Εφαρμογές μηχανικής μάθησης στην αναγνώριση προτύπων και στη λήψη αποφάσεων.
• Ψηφιακά δίδυμα (digital twins) και προγνωστικά μοντέλα λειτουργίας σύνθετων συστημάτων.

Ιατρική Φυσική και Τεχνολογίες Υγείας

• Ανιχνευτές για απεικονιστικές και θεραπευτικές εφαρμογές.
• Συστήματα για proton imaging και proton computed tomography.
• Τεχνολογίες επαλήθευσης και ποιοτικού ελέγχου στην πρωτονιοθεραπεία.
• Ανάπτυξη καινοτόμων αισθητήρων για βιοϊατρικές εφαρμογές.

Το εργαστήριο επιδιώκει ενεργά τη συνεργασία με βιομηχανικούς φορείς, νεοφυείς επιχειρήσεις, ερευνητικά κέντρα και οργανισμούς υγείας, με στόχο την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων της βασικής έρευνας και τη μετατροπή τους σε καινοτόμες τεχνολογικές λύσεις υψηλής προστιθέμενης αξίας.

Μέλη ΔΕΠ:
Θεόδωρος Αλεξόπουλος, Καθηγητής
Ευάγγελος Γαζής, Ομότιμος Καθηγητής
Μανόλης Δρής, Ομότιμος Καθηγητής
Γεωργία Καραποστόλη, Επίκουρη Καθηγήτρια
Κωνσταντίνος Κουσουρής, Καθηγητής
Ιωάννης Κοψαλής, Επίκουρος Καθηγητής
Σταύρος Μαλτέζος, Ομότιμος Καθηγητής
Γεώργιος Τσιπολίτης, Καθηγητής

Επικοινωνία με το Εργαστήριο

ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ *

EMAIL *

ΤΗΛΕΦΩΝΟ

ΜΗΝΥΜΑ

Αποστολή