CERN: Ταξίδι από τα βάθη της γης στα όρια του σύμπαντος...

Κοινωνία

Ταξίδι από τα βάθη της γης στα όρια του σύμπαντος...

Πραγματοποίησαν μαθητές του φροντιστηριακού ομίλου ΕΝΑ με τους καθηγητές φυσικής Γιώργο Γραμματικάκη, Λάζαρο Γιομπλιάκη, Βασίλη Βείτη, Γιώργο Γκρος.

Η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα έχει στραμμένο το βλέμμα της 100 μέτρα κάτω από τη γη της Ελβετίας, όπου έχει τοποθετηθεί ο υπερεπιταχυντής, μήκους 27 χιλιομέτρων

Το CERN είναι το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων, το μεγαλύτερο στον κόσμο ερευνητικό κέντρο του είδους του.

Το

CERN ιδρύθηκε το 1954 και αποτέλεσε μία από τις πρώτες κοινές ευρωπαϊκές προσπάθειες, δείχνοντας τον δρόμο για διεθνείς συνεργασίες. Περίπου 6.500 επιστήμονες χρησιμοποιούν τις εγκαταστάσεις του CERN, εκπροσωπώντας 500 πανεπιστήμια και περισσότερες από 80 εθνικότητες.

Αιτία ύπαρξης του CERN η «καθαρή επιστήμη», η διερεύνηση των πλέον θεμελιωδών ερωτημάτων για τη Φύση. Τι είναι η ύλη και από πού προέρχεται; Πώς συγκρατείται μεταξύ της για να σχηματίσει αστέρια, γαλαξίες ή ανθρώπινα όντα;

Απίστευτες οι διαστάσεις τμήματος του ανιχνευτή ATLAS.

Από την επιστήμη των υλικών μέχρι και τους υπολογιστές, η φυσική των σωματιδίων απαιτεί εξαιρετικές επιδόσεις, αναδεικνύοντας το CERN σε ένα σπουδαίο πεδίο πειραματισμού και ελέγχου για τη βιομηχανία.

Κύριος εξοπλισμός του CERN, οι επιταχυντές των σωματιδίων και οι ανιχνευτές, που αξιολογούνται στα μεγαλύτερα και πολυπλοκότερα επιστημονικά όργανα στον κόσμο. Οι επιταχυντές είναι διατάξεις που επιταχύνουν σωματίδια, όπως ηλεκτρόνια και πρωτόνια, σε πολύ υψηλές ταχύτητες και ενέργειες.

Μέσω της σύγκρουσης αυτών των σωματιδίων με ακίνητους στόχους, ή μεταξύ τους, και της καταγραφής των αποτελεσμάτων των συγκρούσεων με ανιχνευτές, οι φυσικοί μπορούν να αποκαλύψουν τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ των σωματιδίων.

Στο CERN, οι δέσμες των σωματιδίων μάς οδηγούν στην καρδιά της ύλης και πίσω στην αρχή του χρόνου, στη Μεγάλη Εκρηξη.

Το «Καθιερωμένο Πρότυπο», η σύγχρονη θεωρία δηλαδή που περιγράφει με επιτυχία όλα τα πειράματα στοιχειωδών σωματιδίων τα τελευταία χρόνια, δεν είναι πλήρης. Ένα από τα πολλά μεγάλα ερωτηματικά, πώς τα σωματίδια αποκτούν μάζα βρήκε απάντηση. Το σωματιδίο ...

Ο επιταχυντής

Οι επιταχυντές σωματιδίων λειτουργούν εκμεταλλευόμενοι τον τρόπο που κινούνται τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια μέσα σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Τα ηλεκτρικά πεδία δίνουν ενέργεια στα σωματίδια και έτσι τα επιταχύνουν, ενώ τα μαγνητικά πεδία προκαλούν απόκλιση στα σωματίδια και τα εστιάζουν σε δέσμες.

Σήμερα, τα πειράματα της φυσικής υψηλών ενεργειών χρησιμοποιούν γενικά έναν μεγάλο αριθμό διαφορετικών ανιχνευτών και ο καθένας από αυτούς έχει εξειδικευμένο καθήκον σχετικά με την αναγνώριση και τη μέτρηση των ιδιοτήτων των σωματιδίων.

Η θεωρία υποδεικνύει με έμφαση ότι οι απαντήσεις στα ερωτήματα που έχουν απομείνει θα αρχίσουν να δίνονται σε ενέργειες εξαιρετικά υψηλές. Ο ευκολότερος τρόπος για να το πετύχουμε, είναι να αναγκάσουμε δέσμες πρωτονίων (αδρονίων) να συγκρουστούν μεταξύ τους.

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων (Large Hadron Collider, LHC) είναι ένας κυκλικός επιταχυντής με περιφέρεια 27 km, τοποθετημένος σε ένα υπόγειο τούνελ, σε βάθος περίπου 100 m, στην περιοχή της Γενεύης, που θα υποχρεώνει τα πρωτόνια να κάνουν 11.200 περιστροφές το δευτερόλεπτο και θα χρησιμοποιεί μαγνήτες των οποίων τα υπεραγώγιμα πολύκλωνα καλώδια θα έχουν συνολικό μήκος πέντε φορές την απόσταση Γης-Ηλίου!

Ακόμη, θα δημιουργεί στο κυκλικό τούνελ που θα κυκλοφορούν οι δύο δέσμες, κενό μικρότερο από αυτό που επικρατεί στο διάστημα και θα συντηρεί το συνολικό σύστημα των υπεραγώγιμων μαγνητών σε θερμοκρασία λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν, δηλαδή -271 βαθμούς Κελσίου, χρησιμοποιώντας υγρό ήλιο!

Ολα αυτά τα καταπληκτικά τεκταινόμενα και δρώμενα, που εκτοξεύουν την επιστημονική γνώση, δίνουν εργασιακή οντότητα σε εκατοντάδες εργοστάσια και πολλές χιλιάδες τεχνικούς ανά την υφήλιο. Φυσικά συνιστούν αυθεντικότατες και απόλυτα υγιείς παραστάσεις όσον αφορά τα ερεθίσματα και τον γνωστικό προσανατολισμό της νεολαίας.

Και επειδή πάντα υπάρχουν δύσπιστοι και «Θωμάδες», σκεφτείτε ότι η βλαβερή δόση ακτινοβολίας που δεχόμαστε ακόμη και για τη διάγνωση ενός απλού κατάγματος, τώρα στα προηγμένα κέντρα περιορίζεται στο ένα δέκατο, αφού τη θέση της ακτινογραφικής πλάκας καταλαμβάνει ένας υπερευαίσθητος ανιχνευτής με know how από το CERN!

Και ακόμα η αμφιλεγόμενη ακτινοβόληση καρκινικών όγκων, τώρα μπορεί να αντικατασταθεί από συνεκτική δέσμη ιόντων άνθρακα, που έχει περάσει από επιταχυντική διάταξη και βομβαρδίζει με εκπληκτική συγκέντρωση τον στόχο, παρέχοντας θεαματικά αποτελέσματα!

Και δεν θα ξεχάσουμε βέβαια και την Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (ΡΕΤ), μια δυναμική μέθοδο ραδιοφαρμακευτικής διάγνωσης, η ανάπτυξη της οποίας οφείλεται στο CERN και στο Νοσοκομείο του Καντονιού της Γενεύης. Το ΡΕΤ επιτρέπει την ανίχνευση μεταβολών σε ιστούς και όργανα που συνδέονται με ασθένειες, πολύ πριν εμφανιστούν σοβαρά συμπτώματα των ασθενειών αυτών!

Internet

Ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του 1940, οι άνθρωποι είχαν οραματιστεί μια παγκόσμια βάση δεδομένων ικανή να συνδέεται με πολλές άλλες πηγές δεδομένων, έτσι ώστε κάθε σημαντική πληροφορία να διαδίδεται αστραπιαία στον κάθε διαπιστευμένο χρήστη.

Σήμερα, αναμφισβήτητα το πιο δημοφιλές τέτοιο σύστημα είναι ο Παγκόσμιος Ιστός (World Wide Web –www) που άρχισε την επαναστατική του πορεία τον Μάρτιο του 1989 από το CERN και σήμερα επιτρέπει σε όλους μας την πλοήγηση στο Ιnternet!

Ποιος θα το φανταζόταν άραγε πριν από 23 χρόνια ότι η έρευνα στη φυσική των σωματιδίων θα οδηγούσε σε ένα σύστημα επικοινωνίας, το οποίο θα επέτρεπε σε κάθε σχολείο και κάθε μαθητή, να αποκτήσει τη μεγαλύτερη βιβλιοθήκη του κόσμου μέσω ενός και μόνον υπολογιστή;

Εφαρμογές

Μηχανές αεροσκαφών και τεχνητά ανθρώπινα μέλη συγκαταλέγονται στα προϊόντα που επωφελούνται από την τεχνική εμφύτευσης δέσμης ιόντων. Χρησιμοποιώντας επιταχυντές σωματιδίων αποκωδικοποιείται η δομή ιών όπως του HIV, προσδιορίζεται η ηλικία έργων, όπως οι τοιχογραφίες στο διάσημο σπήλαιο του Lascaux, και ευελπιστούμε ότι για την προστασία του περιβάλλοντος θα κατορθωθεί η αποδόμηση μακρόβιων πυρηνικών αποβλήτων σε αβλαβή υλικά!

Τέλος, το CERN έχει αναπτύξει μία καινούργια δικτυακή τεχνολογία που λέγεται GRID, που θα συνδέει δεκάδες χιλιάδες υπολογιστών σε ολόκληρο τον κόσμο, με σκοπό τη δημιουργία ενός παγκόσμιου υπολογιστικού δυναμικού για τα πειράματα του LHC, καθώς απαιτείται η ανάλυση ενός τεράστιου ποσού δεδομένων. Και έτσι ενδεικτικά να πούμε ότι η ετήσια αποθήκευση δεδομένων σε CD θα πέρναγε στη στρατόσφαιρα, αφού θα σχημάτιζε πύργο ύψους τριάντα χιλιομέτρων!

ΠΑΡΟΝΤΕΣ ΟΙ ΕΛΛΗΝΕΣ ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ

Σημαντικός ο ρόλος της Ελλάδας στο μεγάλο πείραμα

Ο ATLAS είναι ένας ανιχνευτής που σκοπό έχει να εκμεταλλευτεί όλο το δυναμικό της Φυσικής που βρίσκεται πίσω από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Θα προσδιορίσει τις ενέργειες, τις διευθύνσεις, καθώς και την ταυτότητα των σωματιδίων που θα παραχθούν από τις συγκρούσεις των δύο δεσμών πρωτονίων.

Αναμένονται γύρω στο δισεκατομμύριο συγκρούσεις το δευτερόλεπτο και ο ρυθμός μεταφοράς των δεδομένων θα είναι ισοδύναμος με 20 τηλεφωνικές συνδιαλέξεις όλων των κατοίκων της Γης συγχρόνως!

Στο μεγαλύτερο ερευνητικό πρόγραμμα που εξελίσσεται αυτή τη στιγμή στον κόσμο, η Ελλάδα κατέχει αξιοπρόσεκτη θέση, αφού ομάδα ερευνητών από ελληνικά πανεπιστήμια βρίσκονται στο CERN και μετέχουν στην κατασκευή του νέου Μεγάλου Επιταχυντή.

Για το 30% της κατασκευής του φασματομέτρου μιονίων, υπόλογος είναι πολυσυμμετοχική ομάδα από το ΕΜΠ, το Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.

Τελικός σκοπός ο εντοπισμός μιονίων, τα οποία ενδεχομένως να οδηγήσουν τους επιστήμονες στην πειραματική ανίχνευση των σωματιδίων Higgs κάτι που τελικά επιτεύχθηκε.

Στον ανιχνευτή CMS, «Συμπαγές Μιονικό Σωληνοειδές», αξιοπρόσεκτη είναι η παρουσία ερευνητών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, ενώ κορυφαία η ελληνική συμμετοχή στη νέα κυοφορούμενη επανάσταση της πληροφορικής, όπου εκατομμύρια computers ανά τον κόσμο, ίσως και το δικό μας (!), θα συναθροίσουν και θα γιγαντώσουν την απαιτούμενη ασύλληπτη υπολογιστική ισχύ που απαιτούν τα πειράματα στο CERN, επινοώντας και νέα πρωτόκολλα ασφαλείας.

CΕRΝ: Γεφυρώνει με εκπληκτικό τρόπο τον μικρόκοσμο με τα κοσμικά μεγέθη

Η Ελβετία είναι ταυτισμένη με τις Αλπεις και τις σοκολάτες, αλλά είναι αυταπόδεικτο ότι εδώ εδρεύει ο μηχανισμός που κινεί το παγκόσμιο τραπεζικό δίκτυο. Παράλληλα, η μακροχρόνια έρευνα που συντελείται στους τομείς της βιοπαθολογίας, οδηγεί και σε μία γιγάντια βιομηχανία παραγωγής φαρμάκων.

Ατόπημα θα ήταν να μην αναφέρουμε ότι στη Γενεύη γεννήθηκε η «Κοινωνία των Εθνών» και η ίδια πόλη είναι αναπόσπαστα συνδεδεμένη με τον Οργανισμό Ηνωμένων Εθνών.

Ομως, αν το Mont Blanc είναι εκτυφλωτικά λευκό από τα χιόνια και παράλληλα η κορυφή της παραδοσιακής ευρωπαϊκής ηπείρου, τότε το CERN είναι το απόλυτο επιστημονικό κέντρο επί γης, που γεφυρώνει με εκπληκτικό τρόπο τον μικρόκοσμο με τα κοσμικά μεγέθη. Ενα απίστευτο επιστημονικό κέντρο εφαρμοσμένης υπερυψηλής τεχνολογίας, που μετράει πολλά Νόμπελ Φυσικής που γεννήθηκαν εδώ, στο ενεργητικό του απαριθμεί ανακαλύψεις και θεμελιώσεις που έχουν να κάνουν με τη δομή και τους νόμους του σύμπαντος, και που τώρα ζει στον πυρετό αναμονής λειτουργίας του νέου υπερεπιταχυντή LHC που εδράζεται στα έγκατα των γαλλοελβετικών συνόρων.

Οι μαθητές μας μαζί με εκλεκτούς συναδέλφους, βρεθήκαμε εκεί!

Περπατήσουμε στις οδούς Δημοκρίτου, Αϊνστάιν, Κιουρί και Πάουλι,

Ιχνηλατήσαμε το απόκοσμο κυκλικό τούνελ των 27 χιλιομέτρων, εκατό μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους...

Tags: CERN