CERNΣούνη Αναστασία Γ’4

Τι είναι το CERN;Το CΕRΝ (αρχική ονομασία:Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire) είναι το μεγαλύτερο σε έκταση (πειραματικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωματιδιακής φυσικής στον τεράστιας επιτυχίας του βιβλίου του Νταν Μπράουν «Ιlluminati».Σε αυτό το CERN εμφανίζεται ως ένα κέντρο ερευνών, οι επιστήμονες του οποίου είναι διατεθειμένοι να κάνουν τα πάντα προκειμένου να προστατεύσουν τα επιστημονικά επιτεύγματά τους. Στην πραγματικότητα, και παρά την κατά καιρούς συνωμοσιολογία, το CERN είναι ένας οργανισμός ο οποίος δεν κρατά μυστικά τα αποτελέσματα των ερευνών του και, μάλιστα, χάρισε στην παγκόσμια κοινότητα τη σημαντικότερη ανακάλυψη των τελευταίων δεκαετιών, το Ιντερνετ.

το μουσείο Globe of Science and Innovation του CERN

Ο λογότυπος του CERN

Άγαλμα του Σίβα που ασχολούνται με το χορό Nataraja

Τι είναι το πείραμα του αιώνα;Το πείραμα του αιώνα δεν είναι τίποτα άλλο παρα το σύνολο 4 πειραμάτατων όπου στο καθένα απο αυτά επιστήμονες απο όλο τον κόσμο καταγράφουν τα σωματίδια που παράγονται απο τις συγκρούσεις και κάνουν ‘ανάλυση δεδομένων’ μέσα απο την οποία θα προκύψουν ή όχι τα νέα σωματίδια και θα επαληθευτούν οι ιδιότητες των γνωστών μας σωματιδίων που είναι καταγεγραμμενα στο ‘καθιερωμένο πρότυπο’

Τι είναι η Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων;Η Φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τα στοιχειώδη σωματίδια που συγκροτούν την ύλη καθώς και την συμπεριφορά , και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Λέγεται επίσης και φυσική υψηλών ενεργειών καθώς πολλά στοιχειώδη σωματίδια δεν υφίστανται υπό τις συμβατικές συνθήκες που συναντάμε στη φύση όπως τη γνωρίζουμε στον πλανήτη μας, αλλά μπορούν να δημιουργηθούν και να ανιχνευθούν μέσω ενεργειακών κρούσεων (κρούση= η άσκηση μεγάλων δυνάμεων μεταξύ δύο σωμάτων για πολύ μικρό χρονικό διάστημα) με άλλα σωματίδια,

Τι είναι το ‘Καθιερωμένο Πρότυπο’;Το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι μια φυσική θεωρία που περιγράφει τα δομικά συστατικά της ύλης και τις μεταξύ τους ισχυρές, ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις.Πρόκειται για μια πολύ καλά θεμελιωμένη θεωρία που έχει προβλέψει πολλά πειραματικά αποτελέσματα, όπως την ύπαρξη πολλών σωματιδίων και έχει ανταπεξέλθει σε πάρα πολλούς πειραματικούς ελέγχους. Το βασικό κομμάτι που λείπει στη θεωρία αυτή για να συμπληρωθεί είναι το μποζόνιο Χιγκς του οποίου η ύπαρξη, πιθανολογείται πλέον με αρκετή βεβαιότητα. Παρ' όλες τις επιτυχίες της, η θεωρία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει την ύπαρξη σκοτεινής ύλης και την ύπαρξη σωματιδίων με πολύ διαφορετικές μάζες.Η θεωρία είναι στην πραγματικότητα μια σύνθεση θεωριών που βασίστηκε στις ανακαλύψεις νέων πειραμάτων και τις εξελίξεις της θεωρίας. Ήταν μια συλλογική προσπάθεια στην ευρύτερη έννοιά της, που γίνονταν από ερευνητές σε διαφορετικές ηπείρους επί δεκαετίες. Η σημερινή σύνθεση ολοκληρώθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1970 μετά από πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης των κουάρκ.

Τι είναι ο επιταχυντής LHC;O LHC ,στα ελληνικά Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, είναι ένας επιταχυντής στοιχειωδών σωματιδίων . LHC είναι ο μεγαλύτερος με μέγιστη ενέργεια επιταχυντής στον κόσμο. Η χρηματοδότηση για την ολοκλήρωση της κατασκευής του καθώς και το κόστος λειτουργίας του καλύπτεται από τα συμβαλλόμενα μέλη Χώρες και με τη συνεργασία περισσότερων από έξι χιλιάδων φυσικών από τριάντα-τέσσερις χώρες, πανεπιστήμια και εργαστήρια. Με την ολοκλήρωση της κατασκευής του, που άρχισε το 1999, ξεκίνησε να χρησιμοποιείται για πειράματα από περισσότερους από οκτώ χιλιάδες φυσικούς από ογδόντα χώρες. Ο Μέγας Επιταχυντής Ανδρονίων, μετά την ανακοίνωση της 4ης Ιουλίου 2012[1] είναι πολύ κοντά στην ταυτοποίηση, του σωματίδιο Χιγκς (Higgs Boson), η έως τώρα μη παρατήρηση του οποίου είναι ένας από τους 'χαμένους κρίκους' του Καθιερωμένου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής.

Μέσα στο τούνελ του

επιταχυντή

Η επιβεβαίωση της ύπαρξης του σωματιδίου Χιγκς θα ερμηνεύσει πώς τα υπόλοιπα στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν μάζα κατά το μοντέλο Χιγκς. Στις 30 Μαρτίου του 2010 σημειώθηκε το ιστορικό ρεκόρ της σύγκρουσης δεσμών με συνδυασμένη ισχύ 7 TeV (= Τέρα-ηλεκτρονιοβόλτ). Μετά απ΄ αυτή την επιτυχία έγινε η συνέχιση της λειτουργίας του Επιταχυντή για ενάμισι περίπου χρόνο όπου ακολούθησε διακοπή, οπότε επανελέχθηκαν και επισκευάστηκαν ελαττωματικοί μαγνήτες. Στη συνέχεια ετέθη και πάλι σε λειτουργία και πραγματοποιήθηκαν συγκρούσεις ενέργειας 14 TeV.Άρα ο επιταχυντής LHC:1.Επιταχύνει πρωτόνια σε τεράστιες ταχύτητες2. Τα συγκρούει3. Σε κάποια απο τις συγκρούσεις αυτέςθα δηµιουργήθουν νέα σωµατίδια.

Τι είναι οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες και σε τι χρησιμεύουν αυτοί που τοποθετήθηκαν μέσα στο LHC;

Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες αποτελούν τις πιο εξελιγμένες τεχνολογικές κατασκευές στον επιταχυντή LHC. Υπεραγωγιμότητα είναι η ιδιότητα ορισμένων υλικών να άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα με σχεδόν μηδενική αντίσταση, όταν βρεθούν σε περιβάλλον πολύ χαμηλής θερμοκρασίας, περίπου 1,9°Κ. Έτσι, γίνεται δυνατή η διέλευση μεγάλης ποσότητας ρεύματος μέσα από υπεραγώγιμα καλώδια μικρής σχετικά διαμέτρου.Ταυτόχρονα μπορούν να κατασκευαστούν συμπαγείς μαγνήτες, που λειτουργούν με πολύ μικρότερο κόστος ηλεκτρικής ισχύος από ότι οι συμβατικοί μαγνήτες με αγωγούς χαλκού ή αλουμινίο. Ισχυροί υπεραγώγιμοι μαγνήτες χρειάζονται για να συγκρατούν τις δέσμες πρωτονίων του LHC στις τροχιές τους. Η ανάπτυξη αυτών των μαγνητών έχει αρκετά προχωρήσει. Ηδη, αρκετά πρότυπα που κατασκευάστηκαν από τις βιομηχανίες έδειξαν ότι τα απαιτούμενα από το LHC ισχυρά μαγνητικά πεδία μπορούν να επιτευχθούν, και η τελική παραγωγή τους δεν είναι μακρυά.

Πως επιταχύνονται τα πρωτόνια μέσα στο LHC;Το δεύτερο μέρος ενός επιταχυντή αποτελείται από τις δομές επιτάχυνσης. Προτού εισαχθούν τα πρωτόνια (ή τα βαριά ιόντα) στους δύο σωλήνες δεσμών του LHC, επιταχύνονται σε μικρότερους επιταχυντές (οι οποίοι συνδέονται με τον LHC) ως περίπου το 6% της τελικής ενέργειάς τους. Μέσα στον LHC, τα σωματίδια αποκτούν την τελική ενέργειά τους από οκτώ δομές επιτάχυνσης (κοιλότητες επιταχυντών).Κάθε φορά που τα σωματίδια περνούν μέσα από αυτές τις κοιλότητες, επιταχύνονται από ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο έντασης περίπου 5 MV/m. Η λειτουργία των επιταχυντών είναι συγκρίσιμη με τα κύματα στη θάλασσα (δείτε το διάγραμμα): μια ομάδα πρωτονίων, περίπου 100 δισεκατομμύρια από αυτά -οι surfers- ταξιδεύει μαζί με ένα τεράστιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα κερδίζοντας κινητική ενέργεια. Κάθε κύμα επιταχύνει μια ομάδα πρωτονίων, και κάθε μια από τις δύο δέσμες αποτελείται από 2.800 διακριτές ομάδες, μια κάθε επτά μέτρα. Μετά από 20 λεπτά, αποκτούν την τελική ενέργειά τους, έχοντας κάνει 11.245 φορές το γύρο του LHC ανά δευτερόλεπτο. Σε αυτά τα 20 λεπτά, τα πρωτόνια διανύουν μια απόσταση μεγαλύτερη από όση να πάνε από τη Γη στον Ήλιο και να επιστρέψουν.

Σε πόσα σημεία του LHC συγκρούονται οι δύο δέσμες προτωνίων και υπάρχουν καταγραφικά συστήματα (ανιχνευτές) όπου πραγματοποιούνται τα 4 υποπειράματα;Τα πρωτόνια συγκρούνται ματαξύ τους σε τεσσερα σημεία του επιταχυντή όπου υπάρχουν τεράστιοι ανιχνευτές.Στους υπεραγώγιμους δακτύλιους του LHC τα πρωτόνια συγγρούονται σε πυκνές δέσμες με σκοπό να επιτυγχάνονται οσο το δυνατόν περισσότερες συγγρούσεις . Τα πρωτόνια πριν μπουν στον επιταχυντή LHC δεν προεπιταχύνονται από άλλους επιταχυντές μικρότερης ενέργειας.

τι ειναι ο ανιχνευτης ATLAS;Ο ανιχνευτής ΑTLAS , μήκους 46m και ύψους 25m, αποτελεί ένα τμήμα απο το μεγαλύτερο και πολυπλοκότερο πείραμα φυσικής υψηλών ενεργειών που έχει σχεδιαστεί ποτέ. ΟΙ πετωπικές συγκρούσεις των πρωτονίων στο κέντρο του αφήνουν ίχνη που θα αποκαλύψουν καινούρια σωματίδια και νέες μεθόδους στην εξερεύνηση του εσωτερικού της ύλης .Οι 1900 επιστήμονες από τα 164 πανεπιστήμια και εργαστήρια που συνεργάζονται στον ATLAS εκπροσωπούν 35 χώρες και όλες τις κατοικημένες ηπείρους.Το 2008, οι πρώτες δέσμες πρωτονίων θα συγκρουστούν στο κέντρο του ATLAS και για τα επόμενα 10-15 χρόνια μια τεράστια ποσότητα δεδομένων θα συγκεντρωθεί και θα αναλυθεί στα πανεπιστήμια και τα εργαστήρια σε ολόκληρο τον κόσμο. Το φιλόδοξο ερευνητικό πρόγραμμα του ATLAS θα ρίξει φως σε πολλα αναπάντητα ερωτήματα για την προέλευση της ύλης και των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης.

Τι είναι ο ανιχνευτής CMS;Ο ανιχνευτής CMS( Compact Muon Solenoid , Συμπαγές Μιονικό Σωληνοειδές ) περιλαμβάνει 100 εκατομμύρια ανιχνευτικά στοιχεία, τα οποία αναζητούν σημάδια που μαρτυρούν την ύπαρξη νέων σωματιδίων και φαινομένων, 40 εκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο. Το CMS αποτελεί ένα από τα πιο περίπλοκα και ακριβή επιστημονικά όργανα που έχουν ποτέ κατασκευαστεί. Τοποθετημένο 100 μέτρα κάτω από τη γή στο γαλλικό χωριό Cessy, κοντά στα σύνορα με την Ελβετία στην περιοχή της Γενεύης, θα λειτουργήσει για τουλάχιστον δέκα χρόνια ξεκινώντας στο τέλος του 2007. Ο Ανιχνευτής και οι “Ιχνηλάτες” To CMS είναι ένας τεχνολογικά προηγμένος ανιχνευτής μεγάλου μεγέθους, αποτελούμενος από πολλά στρώματα, σχεδιασμένα το καθένα για ένα συγκεκριμένο σκοπό. Ο συνδυασμός τους επιτρέπει στους επιστήμονες την ταυτοποίηση και τη μέτρηση της ενέργειας και της ορμής όλων των σωματιδίων που παράγονται από τις συγκρούσεις στον Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή LHC του CERN.

Τι είναι ο ανιχνευτής ALICE;Ο ανιχνευτής ALICE (A Large Ion Collider Experiment) είναι ένας από τους επτά ανιχνευτές που μελετούν τις συγκρούσεις μέσα στην υπόγεια κυκλική σήραγγα του CERN κάτω από τα γαλλο-ελβετικά σύνορα. το πείραμα ALICE πέρασε σε νέα φάση με τις πρώτες συγκρούσεις ανάμεσα σε πρωτόνια και πυρήνες ατόμων μολύβδου. Δεδομένου ότι κάθε ιόν μολύβδου περιέχει 82 πρωτόνια, οι συγκρούσεις απελευθερώνουν περισσότερα υποατομικά συντρίμμια σε σχέση με τις συγκρούσεις ανάμεσα σε πρωτόνια.Οι φυσικοί ελπίζουν ότι ο LHC θα παράξει έτσι σχετικά μεγάλες ποσότητες πλάσματος κουάρκ-γλουονίων, μια κατάσταση στην οποία παύουν να ισχύουν οι δυνάμεις που συγκρατούν τους πυρήνες των ατόμων και η ύλη μετατρέπεται σε μια «αρχέγονη σούπα» από κουάρκ και γλουόνια, θεμελιώδη σωματίδια που δεν διασπώνται περαιτέρω.Ολόκληρο το Σύμπαν ήταν μια σούπα κουάρκ γλουονίων για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά το σχηματισμό του πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τι είναι ο ανιχνευτής LHcb;Ο ανιχνευτής LHCb θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε γιατί στο σύμπαν υπάρχει ύλη κι όχι αντιύλη. Οι ειδικοί θα ανακαλύψουν τη λεπτή διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης μελετώντας ένα τύπο κουάρκ, που λέγεται  (beauty ή b κουάρκ). Θα δημιουργηθούν πολλοί τύποι κουάρκ στον επιταχυντή LHC προτού αυτοί διασπαστούν γρήγορα σε άλλες μορφές.

Τι είναι η ευρωπαικη ομαδα εκλαικευσης;Η Ελληνική Εταιρία Σπουδών Φυσικής Υψηλών Ενεργειών (ΕΕΣΦΥΕ) συμμετέχει ενεργά στη προσπάθεια που ξεκίνησε από τις αρχές του 1998 το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Φυσικής Σωματιδίων, CERN, με στόχο τη διάδοση στο ευρύ κοινό της έρευνας και των επιτεύξεων του τομέα των Στοιχειωδών Σωματιδίων. Για το σκοπό αυτό ιδρύθηκε στο CERN η λεγόμενη Ευρωπαϊκή Ομάδα Εκλαΐκευσης Φυσικής Σωματιδίων (European Particle Physics Outreach Group, EPPOG) με αντίστοιχες εθνικές ομάδες σε κάθε κράτος-μέλος του Οργανισμού. Η Ελληνική Ομάδα Εκλαΐκευσης αποτελεί το Ελληνικό τμήμα αυτής της προσπάθειας.

ΤΕΛΟΣ