Μέσα στο CERN: επίσκεψη στο μεγαλύτερο ερευνητικό κέντρο στον κόσμο

Συμβατικά υπάρχει το χρώμα, συμβατικά υπάρχει το γλυκό και το πικρό ενώ στην πραγματικότητα υπάρχουν μόνο τα άτομα και το κενό.

Δημόκριτος, 400π.Χ.

Το CERN ιδρύθηκε το 1954 από 12 ευρωπαϊκά κράτη. Το ανθρώπινο δυναμικό του είναι: 2300 προσωπικό, 1400 υπότροφοι και πρόσεδρα μέλη και 12.500 επιστημονικοί συνεργάτες. Κράτη Μέλη: Αυστρία, Βέλγιο, Βουλγαρία, Γαλλία, Γερμανία, Δανία, Ελβετία, Ελλάδα, Ηνωμένο Βασίλειο, Ισπανία, Ισραήλ, Ιταλία, Νορβηγία, Ολλανδία, Ουγγαρία, Πολωνία, Πορτογαλία, Σλοβακία, Σουηδία, Τσεχία, Φινλανδία.

Νέο καθεστώς των Συνδεδεμένων Μελών: Πακιστάν, Τουρκία

Υποψήφια Χώρα για Ένταξη σε Προχωρημένο Στάδιο: Ρουμανία, Σερβία

Υποψήφιες Χώρες για Ένταξη: Βραζιλία, Ινδία, Κροατία, Κύπρος (εν αναμονή κύρωσης), Λιθουανία, Ουκρανία (εν αναμονή κύρωσης), Ρωσία, Σλοβενία,

Παρατηρητές στο Συμβούλιο: Ηνωμένες Πολιτείες, Ιαπωνία, Ινδία, Ρωσία, Τουρκία, Ευρωπαϊκή Επιτροπή, UNESCO.

Μέσα στους στόχους του CERN είναι η προώθηση της γνώσης για τον κόσμο γύρω μας (περιέργεια), π.χ. τα μυστικά του Big Bang ... πώς ήταν η ύλη στα πρώτα λεπτά της ύπαρξης του Σύμπαντος, η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για επιταχυντές και ανιχνευτές, η πληροφορική- το Web και το GRID, η ιατρική διάγνωση και θεραπεία, η εκπαίδευση και κατάρτιση επιστημόνων και μηχανικών του αύριο.

Οι Έλληνες ερευνητές (από την Ελλάδα και το εξωτερικό) έχουν σημαντική συνεισφορά στην πειραματική και θεωρητική σωματιδιακή φυσική. Aπό τη πλευρά της Ελλάδας υπέγραψε την ένταξη της χώρας στο πείραμα ο Kαθηγητής Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Ν. Εμπειρίκος. Υπάρχουν περίπου 200 Έλληνες - διαφόρων βαθμίδων συμπεριλαμβανομένων και αρκετών φοιτητών που έρχονται για να κάνουν την εκπαίδευσή/πρακτική τους - ενώ ίδιος είναι και ο αριθμός Ελλήνων ερευνητών από 9 πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα που χρησιμοποιεί το CERN και τα δεδομένα που προκύπτουν στην έρευνά του.

Ο σκεπτόμενος άνθρωπος διατύπωσε βασικά ερωτήματα από την αρχαιότητα και νωρίτερα όπως: Τι είναι το σύμπαν; Πώς εξελίσσεται; Από που προήλθαμε; Υπάρχουν άλλα σύμπαντα; Έδωσε πληθώρα θεολογικών, φιλοσοφικών και επιστημονικών απαντήσεων. Στο CERN, οι δέσμες των σωματιδίων χρησιμοποιούνται για να διεισδύσουν μέσα στην καρδιά της ύλης και να δημιουργήσουν καταστάσεις ανάλογες με αυτές που επικρατούσαν λίγο μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Οι ερευνητές του CERN εξετάζουν εκατομμύρια από ασυνήθιστα γεγονότα προσπαθώντας να καταλάβουν πώς, μετά από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια, το Σύμπαν κατέληξε σε ό,τι βλέπουμε σήμερα γύρω μας. Συνεχίζουν με αυτό τον τρόπο την αέναη αναζήτηση του γένους μας προκειμένου να δώσει τις απαντήσεις για τη γέννηση και την εξέλιξή του, στην πρωτοπορία της ανθρώπινης αναζήτησης για τη γνώση. Με τους επιταχυντές των σωματιδίων -που συγκαταλέγονται στα μεγαλύτερα και πολυπλοκότερα επιστημονικά όργανα στον κόσμο-, επιτυγχάνει τη σύγκρουσή τους με ακίνητους στόχους ή μεταξύ τους. Η καταγραφή αυτών των αποτελεσμάτων οι φυσικοί μπορούν να ανακαλύψουν τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ των σωματιδίων.

Όμως πάντα πολλά θεμελιώδη ερωτήματα εξακολουθούν να μένουν αναπάντητα. Για να απαντήσει σ' αυτά τα ερωτήματα, το CERN έθεσε σε λειτουργία το 2009 ένα νέο επιταχυντή, τον Μεγάλο Επιταχυντή Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων (Large Hadron Collider, LHC), ο οποίος αναπτύσσεται σε υπόγεια κυκλική σήραγγα περιφέρειας 27 χιλιομέτρων που επιτρέπει στα πρωτόνια να επιταχύνονται σε πολύ υψηλές ενέργειες. Στο παγκόσμιο αυτό εργαστήριο οι ανιχνευτές κατορθώνουν και συλλαμβάνουν περίπου 800 εκατομμύρια συγκρούσεις κάθε δευτερόλεπτο.

Κανένας ίσως δε μπορούσε να φανταστεί ότι η έρευνα στη φυσική των σωματιδίων θα οδηγούσε σ' ένα σύστημα επικοινωνίας το οποίο θα επέτρεπε στον καθένα μας να έχουμε τη μεγαλύτερη δυνατή πρόσβαση στην παγκόσμια γνώση κι την πληροφορία μέσω ενός υπολογιστή.

Ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του 1940, οι άνθρωποι είχαν οραματιστεί μια παγκόσμια βάση δεδομένων ικανή να συνδέεται με πολλές πηγές δεδομένων έτσι ώστε κάθε σημαντική πληροφορία να γίνεται άμεσα προσιτή στο χρήστη.

Σήμερα, το πιο δημοφιλές σήμερα τέτοιο σύστημα είναι ο Παγκόσμιος Ιστός (WWW) που ξεκίνησε το Μάρτιο του 1989 από το CERN. Ο World Wide Web ξεκίνησε ως ένα έργο του CERN που ονομαζόταν ENQUIRE,.

Πριν από την ανάπτυξη του Ιστού, το CERN είχε προπορευτεί στην εισαγωγή της τεχνολογίας του Διαδικτύου, ξεκινώντας στις αρχές του 1980.«Πατέρες» του Web θεωρούνται οι Τ. Berners-Lee και R. Cailliau. Tο έργο τους είχε ως στόχο να διευκολύνει την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ερευνητών. Η πρώτη ιστοσελίδα ενεργοποιήθηκε το 1991. Στις 30 Απριλίου του 1993, το CERN ανακοίνωσε ότι ο Παγκόσμιος Ιστός θα είναι ελεύθερος σε όλους.

Το 1995, το CERN παρέδωσε το μέλλον του WWW στην κοινοπραξία WorldWideWebConsortium που αποτελείται από το Γαλλικό Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών στην Πληροφορική και τους Αυτοματισμούς (INRIA) και το Εργαστήριο Επιστήμης Υπολογιστών του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασσαχουσέτης(ΜΙΤ). Πιο πρόσφατα, το CERN έχει μια μονάδα για την ανάπτυξη του Grid computing, φιλοξενώντας τα έργα, συμπεριλαμβανομένων των Enabling Grids for E-Science (EGEE) και LHC Computing Grid. Επίσης φιλοξενεί τoν CERN Internet Exchange Point (CIXP), ένα από τα δύο κύρια σημεία ανταλλαγής Διαδικτύου στην Ελβετία.

Η ιστορία του WEB είναι ένα παράδειγμα για το ρόλο που παίζει το CERN στην ανώτατη τεχνική εκπαίδευση. Μια πλήρης σειρά εκπαιδευτικών προγραμμάτων και υποτροφιών προσελκύει στο Εργαστήριο πολλούς ταλαντούχους νέους επιστήμονες και μηχανικούς και σε ένα πολυεθνικό περιβάλλον υψηλής τεχνολογίας.

1973: Η ανακάλυψη των ουδέτερων ρευμάτων στο θάλαμο φυσαλίδων Gargamelle.

1983: Η ανακάλυψη των μποζονίων W και Z στα πειράματα UA1 και UA2.

1995: Η πρώτη δημιουργία ατόμων αντιυδρογόνου στο πείραμα PS210.

1999: Η ανακάλυψη της άμεσης παραβίασης CP στο πείραμα NA48.

2010: Η απομόνωση 38 ατόμων αντιυδρογόνου.

2011: Η διατήρηση αντιυδρογόνου για πάνω από 15 λεπτά.

2012: Η ανακάλυψη του μποζονίου Χίγκς με μάζα περίπου 125 GeV που οδήγησε στην απομονή του βραβείου Νόμπελ την επόμενη χρονιά.

Ένα σωματίδιο που συμπεριφέρεται σαν το μποζόνιο του Χιγκς, ανακαλύφθηκε από τους ερευνητές του CERN και ανακοινώθηκε στις 4 Ιουλίου του 2012. Το πεδίο που δημιουργεί το σωματίδιο είναι υπεύθυνο για την ύπαρξη μάζας χωρίς την οποία δεν θα υπήρχε βαρύτητα στο σύμπαν. Το μποζόνιο του Χιγκς θεωρείται από τους φυσικούς ως το κλειδί της θεμελιώδους δομής της ύλης, το σωματίδιο που δίνει στην ύλη την μάζα της, σύμφωνα με τη θεωρία του "Καθιερωμένου Μοντέλου". Η ανακάλυψή του ανοίγει τον δρόμο για περισσότερο προωθημένες έρευνες και άλλα μυστήρια του Σύμπαντος. Το 1964, ο Βρετανός φυσικός Πίτερ Χιγκς είχε προεξοφλήσει την ύπαρξη του μποζονίου που φέρει το όνομά του, διατυπώνοντας μαζί με τους συναδέλφους του Ρόμπερτ Μπράουτ και Φρανσουά Ενγκλερτ, τη θεωρία του πεδίου Χιγκς, ενός πεδίου που διαπερνά το Σύμπαν δίνοντας μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια.

Το 2013, το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2013 απονεμήθηκε από κοινού στον François Englert και Peter W. Higgs "για τη θεωρητική ανακάλυψη ενός μηχανισμού που συμβάλλει στην κατανόηση της προέλευσης της μάζας των υποατομικών σωματιδίων, η οποία πρόσφατα επιβεβαιώθηκε με την ανακάλυψη του προβλεπόμενου στοιχειώδους σωματιδίου, από τα πειράματα ATLAS και CMS στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN.

Τα ευρήματα των επιστημόνων του CERN, έχουν άμεση εφαρμογή στους τομείς της ιατρικής και της πληροφορικής. Στην ιατρική η έρευνα βοηθάει κυρίως στον τομέα της απεικόνισης και στην αντιμετώπιση του καρκίνου. Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων - το λεγόμενο PET scan - ξεκίνησε πριν από 40 χρόνια από έναν φυσικό του CERN και σε συνεργασία με το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Γενεύης. Σήμερα, με την εξέλιξη της τεχνολογίας, οι φυσικοί του CERN αναπτύσσουν σαρωτές του συγκεκριμένου τύπου τελευταίας γενιάς, εξοπλισμένους με ανιχνευτές που χρησιμοποιούνται στα πειράματα του ανιχνευτή CMS (Συμπαγές Μιονικό Σωληνοειδές), που αποκάλυψαν τη διάσπαση του μποζονίου Χιγκς σε δύο φωτόνια. Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει και στην περίπτωση ενός σαρωτή PET: το ζητούμενο είναι να δούμε δύο φωτόνια. Με την ίδια τεχνολογία μπορούμε να ανιχνεύσουμε έναν καρκινικό όγκο στον ανθρώπινο οργανισμό. Ακόμη, οι καινούργιοι επιταχυντές πρωτονίων έχουν οδηγήσει σε νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις κατά του καρκίνου. Ουσιαστικά αναλαμβάνουν να σκοτώσουν τα καρκινικά κύτταρα χωρίς να βλάπτουν τα υγιή γειτονικά τους, όπως π. χ. συμβαίνει στην περίπτωση των ακτίνων Χ ράδιο που χρησιμοποιούνται στις ακτινοθεραπείες.

Συζητώντας τα πλάνα για μελλοντικούς κυκλικούς επιταχυντές που θα εγκαινιάσουν την εποχή μετά τον LHC με τον Michael Benedikt - Υπεύθυνο της μελέτης για τους Future Circular Colliders. Πρόκειται για μια διεθνή συνεργασία που μελετά διαφορετικά σενάρια για μελλοντικούς και πιο ισχυρούς επιταχυντές καθώς και τις αντίστοιχες τεχνολογίες που θα πρέπει να αναπτυχθούν. Πρόκειται για μια προσπάθεια που δεν είναι δεδομένη και τα θεμέλια πρέπει να τεθούν από τώρα. Η μελέτη εστιάζει σε κυκλικούς επιταχυντές που θα μπορούν να φτάσουν ενέργειας κατά μιά τάξη μεγαλύτερες σε σχέση με τον LHC. Με αυτόν τον τρόπο θα μπορέσουμε να ψάξουμε για νέες απαντήσεις σε ορισμένα από τα ερωτήματα γύρω από τον κόσμο μας και τις θεωρίες που τον περιγράφουν. Καθώς ο σχεδιασμός και το χτίσιμο νέων επιταχυντών απαιτεί περίπου 30 χρόνια χρειάζεται να ξεκινήσουμε από τώρα αυτή την προσπάθεια για μελλοντικούς επιταχυντές που θα επιτρέψουν στην θεμελιώδη να προχωρήσει μέχρι το τέλος του 21ου αιώνα. Η μελέτη για μελλονικούς κυκλικούς επιταχυντές έρχεται να προστεθεί σε αντίστοιχες διεθνείς μελέτες που έχουν ξεκινήσει (ILC, CLIC). Ανάλογα με τα αποτελέσματα και τις ανακαλύψεις που θα δώσει ο LHC και τα όσα μαθαίνουμε ήδη από την μελέτη του σωματιδίου Higgs θα είμαστε έτοιμοι να αποφασίσουμε για το επόμενο βήμα.

Ο LHC του CERN, η μεγαλύτερη πειραματική διάταξη του κόσμου, ετοιμάζεται να ξεκινήσει την νέα περίοδο λειτουργίας της σε λίγες ημέρες, ενώ ήδη έχει ξεκινήσει η μελέτη σεναρίων για μελλοντικούς επιταχυντές που θα καθορίσουν την εποχή μετά τον LHC για το υπόλοιπο του 21ου αιώνα!

Οι πιο πρόσφατες Ειδήσεις

Διαβάστε πρώτοι τις Ειδήσεις για ό,τι συμβαίνει τώρα στην Ελλάδα και τον Κόσμο στο thetoc.gr