CERN3lyk-argous.arg.sch.gr/attachments/article/45... · 2014-07-02 · CERN-Εκεί ποξ γίνεναι νο πείραμα νοξ αιώνα 7 9.22 OSQAR 82 9.23 TOTEM 83 9.24

3ο ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΑΡΓΟΥΣ

Σχ. Χρονιά: 2012-2013

CERN …εκεί που γίνεται το πείραμα του αιώνα.

Στα πλαίσια του μαθήματος

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ της Β’ Τάξης

Υπ. καθηγητές: Καλαϊτζής Ευάγγελος-Φυσικός Ρούσσου Ειρήνη - Βιολόγος

2 CERN-Εκεί που γίνεται το πείραμα του αιώνα


«Αυτό που παρατηρούμε δεν είναι η ίδια η φύση,

αλλά το κομμάτι της φύσης που αποκαλύπτεται

στη μέθοδο έρευνας που χρησιμοποιούμε.»

Werner Heisenberg, 1901-1976,

Γερμανός φυσικός


Ευχαριστίες Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε:

Τον κ. Θ. Αλεξόπουλο καθηγητή στο ΕΜΠ, για τη συνέντευξη που

μας παραχώρησε. Την κ. Χρ. Κουρκουμέλη καθηγήτρια στο ΕΚΠΑ, που συμμετείχε

στην ημερίδα φυσικής που διοργανώσαμε.

Την κ. Βασ. Κουσκούρα υπ. διδάκτορα στο CERN, για την διαδικτυακή ξενάγηση στο CERN.

Τον κ. Αγ, Αλεξόπουλο προϊστάμενο του τμήματος εκπαίδευσης του CERN για την διοργάνωση της διαδικτυακής σύνδεσης.

Τον κ. Ηλ. Ευθυμιόπουλο φυσικό – ερευνητή του CERN, για την

ξενάγηση που μας έκανε στο πείραμα παραγωγής αντιύλης, στο οποία εργάζεται.

Τον κ. Θ. Βασιλόπουλο πρόεδρο της σχολικής επιτροπής του

Δήμου μας, για την ηθική και υλική συμπαράσταση στην διοργάνωση της ημερίδας και της εκδρομής μας στην Γενεύη.


Περιεχόμενα

Ενότητα σελ.

1 Η ομάδα των μαθητών 8

2 Περίληψη 9

3 Εισαγωγή 10

3.1 Δομή 10

3.2 Μεθοδολογία 10

4 Ιστορική αναδρομή 11

4.1 Δημόκριτος -Λεύκιππος 11

4.2 John Dalton 11

4.3 Joseph John Thomson 12

4.4 Ernest Rutherford 12

4.5 Niels Bohr 14

4.6 Η κβαντική μηχανική 15

5 Τα σωματίδια σήμερα 19

5.1 Το άτομο 19

5.2 Πρωτόνια και νετρόνια 19

5.3 Κουάρκ 19

5.4 Το καθιερωμένο πρότυπο 19

5.5 ...και τα αντισωματίδια 21

5.6 Peter Higgs 21

5.7 Σωματίδιο του Higgs 22

6 Η Ιστορία του CERN 23

6.1 Η Αρχή…. 23

6.2 Που θα κτιστεί….. 24

6.3 Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών γεννιέται 25

6.4 Ο πρώτος επιταχυντής του CERN 26

6.5 Το Proton Synchrotron (PS) ξεκινά… 27

6.6 Πρώτες παρατηρήσεις αντισωματιδίων 28

6.7 Ο George Charpak απογειώνει την ανίχνευση 29

6.8 Οι πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων 30

6.9 Εγκρίνεται το SPS 30

6.10 H σήραγγα του SPS ολοκληρώνεται 30

6.11 Το SPS ξεκινά 31

6.12 Πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων 32

6.13 Ανακάλυψη σωματιδίων W και Z. 33

6.14 Αρχίζουν οι συγκρούσεις βαρέων ιόντων. 34

6.15 Η σήραγγα του LEP ολοκληρώνεται 34

6.16 Ο Μεγάλος Επιταχυντήs Ηλεκτρονίων-Ποζιτρονίων (LEP) 35

6.17 Ο Πρώτος server και το πρώτο website γεννιούνται 37


6.18 Παράγονται τα πρώτα άτομα αντιυδρογόνου. 37

6.19 Εγκρίνονται τα πειράματα ATLAS και CMS 38

6.20 Εγκρίνεται ο επιβραδυντής πρωτονίων 38

6.21 Εγκρίνεται το πείραμα ALICE 39

6.22 Εγκρίνεται το πείραμα LHCb 39

6.23 Οριστική παύση λειτουργίας του LEP 39

6.24 Το CERN γιορτάζει τα 50 χρόνια 40

6.25 Ο μεγαλύτερος υπεραγώγιμος ηλεκτρομαγνήτης ξεκινά 41

6.26 Ο LHC ξεκινά 42

6.27 Ατύχημα στο LHC 42

6.28 Ο τελευταίος μαγνήτης κατεβαίνει στο υπόγειο 43

6.29 Παγιδεύονται άτομα αντιύλης για 1000 δευτερόλεπτα 44

6.30 Ενδείξεις ύπαρξης του σωματιδίου Higgs 44

6.31 Ανακοινώνεται το μποζόνιο του Higgs 44

7 Οι επιταχυντές 45

7.1 Οι βασικές αρχές ενός επιταχυντή 45

7.2 Επιταχυντές εναλλασσόμενου δυναμικού 46

7.3 Επιταχυντές ηλεκτροστατικού πεδίου 47

7.4 Επιταχυντές συγχρονισμού 47

7.5 Το σύμπλεγμα των επιταχυντών του CERN 50

8 Οι ανιχνευτές 57

8.1 Πώς βλέπουμε τα σωματίδια; 57

8.2 Εισαγωγή στους ανιχνευτές 58

8.3 Δομή και Λειτουργία του Ανιχνευτή ATLAS 61

8.4 Δομή και Λειτουργία του Ανιχνευτή CMS 65

9 Τα πειράματα που γίνονται στο CERN 69

9.1 ACE 69

9.2 AEGIS 69

9.3 ALICE 70

9.4 ALPHA 71

9.5 AMS 71

9.6 ASACUSA 72

9.7 ATLAS 72

9.8 ATRAP 73

9.9 AWAKE 74

9.10 CAST 74

9.11 CLOUD 75

9.12 CMS 76

9.13 COMPASS 77

9.14 DIRAC 77

9.15 ISOLDE 78

9.16 LHCb 79

9.17 LHCf 79

9.18 MOEDAL 80

9.19 NA61/SHINE 80

9.20 NA62 81

9.21 nTOF 81


9.22 OSQAR 82

9.23 TOTEM 83

9.24 UA9 84

10 Οφέλη και επιτεύγματα 85

10.1 World Wide Web (WWW) 85

10.2 Grid computing 85

10.3 Η ανακάλυψη σωματιδίων 86

10.4 Ιατρική 88

11 Το προσωπικό 91

12 Κόστος λειτουργίας 92

13 Παράρτημα 93

13.1 Τι μάθαμε από την συνέντευξη του κ. Θ. Αλεξόπουλου 93

13.2 Η συνέντευξη του κ. Θ. Αλεξόπουλου 95

13.3 Ημερίδα Σύγχρονης Φυσικής στο σχολείο μας 105

14 Η εκδρομή μας 107

15 Οι πηγές μας 109


1. Η ΟΜΑΔΑ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ Γκάνιου Ειρήνη Δελαβίνια Δήμητρα Κάλα Άρης

Λιγουμίτη Χριστίνα Μαύρας Θεόδωρος

Μοσχοβίτη Χριστίνα Μπιτζή Γαρυφαλιά Μπιτζή Παναγιώτα

Μπλάτσος Αθανάσιος Μπομπέτση Αγγελική Νασιόπουλος Γεώργιος

Σκούρας Κωνσταντίνος Στάθης Μιχαήλ

Τσιώρος Αναστάσιος Χατζηβιδόγλου Σοφία Χρήστου Ευγενία

Χρόνης Ματθαίος

Επιβλέποντες Καθηγητές Καλαϊτζής Ευάγγελος – Φυσικός Ρούσσου Ειρήνη - Βιολόγος


2. ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Το CERN, ένα από τα μεγαλύτερα και σπουδαιότερα ερευνητικά κέντρα του κόσμου, επικεντρώνει την έρευνά του στη σωματιδιακή φυσική και προσπαθεί να απαντήσει σε βασικά ερωτήματα που

απασχολούν την επιστήμη, χρησιμοποιώντας κατά κύριο λόγο τη βασική έρευνα.

Από την αρχαιότητα οι άνθρωποι προσπαθούν να εξηγήσουν τη

δομή της ύλης, με τις αρχικές απόψεις να ξεκινούν τον 5ο αιώνα π.Χ. στην αρχαία Ελλάδα (Δημόκριτος, Λεύκιππος) και να εξελίσσονται μέσα

απ’ το πέρασμα των χρόνων, φτάνοντας στην περίοδο από το 18ο αιώνα μέχρι και σήμερα (Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Higgs) πολύ πιο κοντά στο στόχο. Η ανάγκη να υπάρξει ένα μέσο για την αναζήτηση

αυτή όμως γεννιέται και έτσι το 1954 ιδρύεται το CERN. Με τη βοήθεια των περισσότερων κρατών της Ευρώπης και άλλων ανά τον κόσμο, το CERN κατασκευάζει το πλέον απαραίτητο εργαλείο, τους επιταχυντές.

Έργα τεράστιας έκτασης πραγματοποιούνται, μηχανήματα που επιταχύνουν πολλών ειδών σωματίδια και ανιχνεύουν τα αποτελέσματα

των συγκρούσεων αρχίζουν να δημιουργούνται και οι πρώτες ανακαλύψεις δεν αργούν να έρθουν. To CERN απαρτίζεται πλέον από τεράστιους επιταχυντές (LHC, LEP), που χρησιμοποιούν ηλεκτρικά και

μαγνητικά πεδία για την επιτάχυνση και αλλαγή τροχιάς των σωματιδίων αντίστοιχα και εξίσου μεγάλους ανιχνευτές (ATLAS, ALICE), οι οποίοι

αποτελούνται από επιμέρους συστήματα που ανιχνεύουν διαφορετικό είδος σωματιδίων το καθένα. Εκτός από τις ανακαλύψεις νέων σωματιδίων και δυνάμεων που επιδρούν σ’ αυτά όμως, πολλά είναι και

τα παράπλευρα οφέλη. Το www, η τεχνολογία Grid για δικτύωση των υπολογιστών και οι ποικίλες εφαρμογές στην ιατρική έχουν σίγουρα προωθήσει και συνεχίζουν να προωθούν κατά πολύ την εξέλιξη της

ανθρωπότητας τα τελευταία χρόνια, κάνοντας έτσι πιο εύκολο να αντιληφθούμε την τεράστια συνεισφορά του CERN στην κοινωνία.


3. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Κύριος άξονας της ερευνητικής μας εργασίας είναι ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Ερευνών (CERN), βασική λειτουργία του οποίου είναι η

κατασκευή και η χρήση επιταχυντών σωματιδίων και άλλων υλικοτεχνικών υποδομών που απαιτούνται για την πειραματική έρευνα στο πεδίο της φυσικής υψηλών ενεργειών. Ο λόγος ύπαρξης του CERN

είναι η βασική έρευνα, η οποία στοχεύει στην προώθηση της ανθρώπινης γνώσης μη αναμένοντας άμεσα οφέλη και έχοντας αποτελέσματα-

προϋποθέσεις για την εφαρμοσμένη επιστήμη. Μεγάλη ήταν η συμβολή των τεχνολογικών επιτευγμάτων του CERN, τόσο από επιστημονικής όσο και από πρακτικής πλευράς, στην απόφασή μας να ασχοληθούμε με

αυτό το θέμα. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν το σωματίδιο του Higgs και η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ) αντίστοιχα.

3.1 Δομή

Στόχος των μαθητών ήταν: α)να γνωρίσουν την ιστορία του CERN και τον τρόπο λειτουργίας

του (επιταχυντές, ανθρώπινο δυναμικό) β)να ενημερωθούν για την πορεία των επιστημονικών θεωριών γύρω από τα στοιχειώδη σωματίδια και για το πώς μπορεί να συνεισφέρει

στην κοινωνία, γ)να μάθουν να εργάζονται ομαδικά.

3.2 Μεθοδολογία

Συλλέξαμε πληροφοριακό υλικό από το Διαδίκτυο, επεξεργαστήκαμε υλικό από το τμήμα εκπαίδευσης του CERN και ως ερευνητικά εργαλεία είχαμε τη συνέντευξη από τον καθηγητή του Ε.Μ.Π

Θ. Αλεξόπουλο, την ημερίδα φυσικής που οργανώσαμε στο σχολείο μας με εισηγήτρια την κ. Χ, Κουρκουμέλη καθηγήτρια του Ε.Κ.Π.Α και την ζωντανή διαδικτυακή σύνδεση με το CERN.


4. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ (Από τον Δημόκριτο … στον Higgs)

4.1 Δημόκριτος (460-370 π.Χ)-Λεύκιππος (5ος αι. π.Χ)

Η ύλη κατά τον Λεύκιππο και το Δημόκριτο, αποτελείται από

μικροσκοπικά, αόρατα, αιώνια, άφθαρτα, αμετάβλητα, αδιαίρετα σωμάτια, τα άτομα, τα οποία γεννήθηκαν αυτόματα και τυχαία. Τα

άτομα δεν έχουν καμία ποιοτική διαφορά μεταξύ τους, παρά μόνο στο μέγεθος και στο σχήμα τους. Μεταξύ των ατόμων υπάρχει το κενό, ή το μη ον ή μανόν, το οποίο όμως έχει υλική υπόσταση. Λόγω της ύπαρξης

του κενού, τα άτομα έχουν την ιδιότητα της κίνησης. Από τις συγκρούσεις των ατόμων δημιουργείται η ύλη. Οι δύο φιλόσοφοι

πιστεύουν πως μέσω διαφόρων συνδυασμών, τα όμοια άτομα έλκονται, σχηματίζοντας σώματα.

4.2 John Dalton (1776-1844) Η ατομική θεωρία του Τζον Ντάλτον υποστηρίζει ό-τι:

Κάθε στοιχείο αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια, τα οποία ονομάζονται άτομα.

Όλα τα άτομα ενός στοιχείου είναι όμοια με-ταξύ τους, ενώ τα άτομα διαφορετικών στοι-χείων διαφέρουν μεταξύ τους (κατά μέγεθος,

κατά μάζα). Τα άτομα ενός στοιχείου δεν μετατρέπονται

σε άλλου είδους άτομα, ούτε καταστρέφονται, ούτε δημιουργούνται κατά τα χημικά φαινό-

Λεύκιππος Δημόκριτος


μενα. Όταν διαφορετικά άτομα ενώνονται μεταξύ τους, σχηματίζονται χη-

μικές ενώσεις. Σε κάθε χημική ένωση, το είδος των ατόμων και η μεταξύ τους α-

ναλογία είναι σταθερή.

4.3 Joseph John Thomson (1856-1940) Ο J.J Thomson το 1897 ήταν ο πρώ-

τος που πρότεινε ότι η θεμελιώδης μονάδα ήταν πάνω από 1000 φορές μικρότερη από ό, τι ένα άτομο, γεγονός που υποδηλώνει τα

υποατομικά σωματίδια γνωστά ως τώρα ηλε-κτρόνια. Ο Thomson ανακάλυψε αυτά μέσα από εξερευνήσεις του σχετικά με τις ιδιότη-

τες των καθοδικών ακτίνων. Το Μάρτιο του 1904 πρότεινε το μοντέλο του σταφιδόψω-

μου για να περιγράψει τη δομή του ατόμου. Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό, το άτομο απο-τελείται από μια σφαίρα θετικά φορτισμένη

μέσα στην οποία κυκλοφορούν τα αρνητικά ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι τόσα στον

αριθμό ώστε το συνολικό φορτίο του ατόμου να είναι μηδέν και να εξασφαλίζεται έτσι η ηλεκτρική του ουδετερότητα. Τα ηλεκτρόνια

"πλέουν" μέσα σε αυτή τη σφαίρα, σαν τις σταφίδες μέσα σε ένα σταφιδόψωμο και για αυτό το ατομικό μοντέλο αυτό ονομάζεται

και μοντέλο του σταφιδόψωμου. Το μοντέλο του σταφιδόψωμου διαψεύσθηκε το 1911

από τον Νεοζηλανδό φυσικό Ernest Rutherford.

4.4 Ernest Rutherford (1871-1937)

Ο Έρνεστ Ράδερφορντ ήταν Νεοζηλανδός φυσικός και χημικός.

Γεννήθηκε στις 30 Αυγούστου του 1871 και πέθανε στις 19 Οκτωβρίου του 1937. Ο Ράδερφορντ ανακάλυψε ότι το άτομο έχει συγκεντρωμένο το θετικό φορτίο στο κέντρο του και το αρνητικό περιφερειακά και δημιο-

ύργησε το πλανητικό μοντέλο του ατόμου, που διαδέχτηκε το μοντέλο της "σταφίδας" του Τόμσον. Το μοντέλο του Ράδερφορντ τροποποιήθηκε αργότερα από τον Νιλς Μπορ (Bohr), που δημιούργησε το τροχιακό μον-

τέλο του ατόμου. Πήρε το βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1908 για την ερ-γασία του σχετικά με την δομή του ατόμου και ηγήθηκε της πρώτης

προσπάθειας διάσπασης του ατόμου το 1918. Το 1898 ο Ράδερφορντ δέ-

Αναπαράσταση του ατομικού μοντέλου του σταφιδόψωμου


χεται να αναλάβει την έδρα της Φυσικής στο πανεπιστήμιο Μακ Γκιλλ στο Μόντρεαλ του Καναδά. Δούλεψε πάνω

στην ραδιενέργεια και διαπίστωσε πως η ραδιενέργεια ήταν προϊόν αυθόρμητης διά-

σπασης του ατόμου. Παρατήρησε ότι η αυ-θόρμητη διάσπαση των ραδιενεργών στοι-χείων ακολουθεί έναν εκθετικό κανόνα και

εξήγαγε την σχέση για τον χρόνο ημιζωής ραδιενεργού στοιχείου. Παράλληλα παρα-τήρησε και έναν τρίτο τύπο ακτινοβολίας

από τα ραδιενεργά άτομα, τις ακτίνες γ. Στα χρόνια που βρισκόταν στον Καναδά

παντρεύτηκε (1900) και απέκτησε και μία κόρη. Το 1907 έκανε δεκτή την έδρα που του δινόταν στο πανεπιστήμιο του Μάντσε-

στερ και επέστρεψε στην Αγγλία. Ακολού-θησε το περίφημο πείραμα του με τον βομβαρδισμό με σωματίδια α ενός

λεπτού φύλλου χρυσού. Από τη σκέδαση των σωματιδίων α ανακάλυψε την κατανομή φορτίου στο άτομο και δημιούργησε το ατομικό του μοντέ-λο, σύμφωνα με το οποίο το άτομο έχει συγκεντρωμένο το θετικό φορτίο

στο κέντρο του και το αρνητικό περιφερειακά. Την επόμενη χρονιά βρα-βεύτηκε με το Νόμπελ Χημείας.

Πρότυπο του Rutherford.

Ο Rutherford με διάφορα πειράματα σκεδά-σεων, βομβαρδίζοντας φύλλα

χρυσού με σωματίδια α (He) κατάφερε να ερμηνεύσει ότι: το άτομο αποτελείται από

μία πολύ μικρή περιοχή στην οποία είναι συγκεντρω-

μένο όλο το θετικό φορτίο και σχεδόν όλη η μάζα του ατόμου. Η περιοχή αυτή ο-

νομάζεται πυρήνας. Ο πυρή-νας περιβάλλεται από ηλε-

κτρόνια. Τα ηλεκτρόνια πρέπει να κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε κυκλικές τροχιές, όπως οι πλανήτες γύρω από τον

Ήλιο, γιατί, αν ήταν ακίνητα, θα έπεφταν πάνω στον πυρήνα εξαιτίας της ηλεκτρικής έλξης που δέχονται από αυτόν. Το πρότυπο του Rutherford ονομάζεται και πλανητικό μοντέλο του ατόμου, γιατί αποτελεί μικρογρα-

φία του ηλιακού πλανητικού συστήματος. Αποτελεί ένα μεγάλο βήμα, που πλησιάζει στην εικόνα του ατόμου όπως τη γνωρίζουμε σήμερα. Ό-

μως το μοντέλο αυτό, όπως θα δούμε παρακάτω, παρουσιάζει ορισμένες σημαντικές αδυναμίες.


Τα γραμμικά φάσματα των αερίων αποτέλεσαν το κλειδί για την έρευνα της δομής του ατόμου. Κάθε θεωρία για τη δομή του ατόμου

πρέπει να εξηγεί γιατί τα άτομα εκπέμπουν ή απορροφούν μόνο ορισμέ-νες ακτινοβολίες και γιατί απορροφούν μόνο εκείνες τις ακτινοβολίες

που μπορούν να εκπέμπουν. Το μοντέλο του Rutherford αδυνατούσε να εξηγήσει τα γραμμικά φάσματα των αερίων για τους παρακάτω λόγους:

Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, το ηλεκτρόνιο περιφέρεται γύρω από τον πυρήνα σε κυκλική τροχιά. Το μέτρο της ταχύτητάς του είναι σταθε-

ρό, αλλά η κατεύθυνσή της συνεχώς μετα-βάλλεται και επομένως το ηλεκτρόνιο έχει επιτάχυνση. Σύμφωνα με την ηλεκτρομα-

γνητική θεωρία, το ηλεκτρόνιο, όπως και κάθε επιταχυνόμενο φορτίο, εκπέμπει α-

κτινοβολία, δηλαδή ακτινοβολεί ενέργεια. Η ενέργεια του ηλεκτρονίου θα πρέπει να μειώνεται συνεχώς. Επομένως θα πρέπει να

κινείται σε σπειροειδή τροχιά με διαρκώς μειούμενη ακτίνα και με διαρκώς μεταβαλ-λόμενη συχνότητα, μέχρις ότου πέσει στον

πυρήνα.

4.5 Niels Bohr (1885-1962)

Ο Νιλς Μπορ ο οποίος ήταν Δανός φυσικός, γεννήθηκε στις 7 Ο-κτωβρίου 1885 και πέθανε στις 18 Νοεμβρίου 1962. Σπούδασε στο Πα-νεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και είχε θεμελιώδεις συνεισφορές στην κα-

τανόηση της ατομικής δομής και της κβαντικής μηχανικής. Ο Μπορ υπέθεσε στη θεωρία του ότι:

(α) το ηλεκτρόνιο μπορεί να ακολουθεί μόνον ορισμένες τροχιές,

και όχι οποιεσδήποτε, και (β) το ηλεκτρόνιο ακτινοβολεί όχι συνεχώς, όπως ήταν η ως τότε

κρατούσα άποψη, αλλά μόνο όταν αλλάζει τροχιά. Διάσημες στο χώρο της φυσικής είναι οι αντιπαραθέσεις του με τον Άλμπερτ Αϊνστάιν σχετικά με την τότε νέα κβαντική μηχανική. Ήταν επί-

σης μέλος της ομάδας των φυσικών που εργάζονταν στο πρόγραμμα Μανχάτταν για την κατασκευή της πρώτης ατομικής βόμβας.


4.6 Η κβαντική μηχανική

Η Κβαντική Μηχανική (ή Κβαντική Φυσική ή Κβαντομηχανική),

είναι αξιωματικά θεμελιωμένη θεωρία της φυσικής, που αναπτύχθηκε με σκοπό την ερμηνεία φαινομένων που η Νευτώνεια μηχανική αδυνατούσε

να περιγράψει. Η κβαντομηχανική περιγράφει τη συμπεριφορά της ύλης στο μοριακό, ατομικό και υποατομικό επίπεδο. Ο όρος κβάντο αναφέρε-ται σε διακριτές μονάδες που χαρακτηρίζουν συγκεκριμένες φυσικές πο-

σότητες, όπως η ενέργεια ενός ατόμου ύλης σε κατάσταση ηρεμίας. Η κβαντομηχανική είναι μια θεωρία της φυσικής μηχανικής. Θε-

ωρείται πιο θεμελιώδης από την κλασσική μηχανική, καθώς εξηγεί φαι-νόμενα που η κλασσική μηχανική και η κλασσική ηλεκτροδυναμική αδυνατούν να αναλύσουν, όπως:

Την κβάντωση πολλών φυσικών ποσοτήτων, όπως για παράδειγμα την κίνηση του ηλεκτρονίου μόνο σε συγκεκριμένες ενεργειακές τροχιές σε ένα άτομο.

Τον κυματοσωματιδιακό δυϊσμό, δηλαδή την εκδήλωση, σε ορι-σμένες περιπτώσεις, κυματικής συμπεριφοράς από σωματίδια ύ-

λης, κυρίως ηλεκτρόνια. Τον κβαντικό εναγκαλισμό, που σχετίζεται με την περιγραφή της

κατάστασης ενός συστήματος από επαλληλία καταστάσεων.

Το φαινόμενο σήραγγας, χάρη στο οποίο σωματίδια μπορούν να υπερπηδήσουν φράγματα δυναμικού και να βρεθούν σε περιοχές

του χώρου απαγορευμένες από την κλασσική μηχανική.


Θεωρείται επίσης θεμελιώδης επειδή σε συγκεκριμένες περιπτώ-σεις, για παράδειγμα όταν μελετώνται μακροσκοπικά σώματα, οι νόμοι

που περιγράφουν τα κβαντικά φαινόμενα συγκλίνουν με τους νόμους της κλασσικής μηχανικής, κι έτσι η δεύτερη θεωρείται οριακή περίπτωση της

πρώτης. Η περίπτωση αυτή είναι γνωστή ως αρχή της αντιστοιχίας, που αρχικά διατύπωσε ο Νιλς Μπορ. Η κβαντομηχανική σε έναν αιώνα πειραματισμού δεν έχει δια-

ψευστεί. Κρύβεται πίσω από πολλά φυσικά φαινόμενα και ιδιαιτέρως τα χημικά φαινόμενα καθώς και τη φυσική της στερεάς κατάστασης.

Ο Bohr δεν μπορούσε να εξηγήσει τον λόγο για τον οποίο οι ενέρ-γειες-τροχιές των ηλεκτρονίων δεν μπορού-

σαν να είναι οι οποιεσδήποτε αλλά ήταν συ-γκεκριμένες (κβαντισμένες). Τη λύση σε αυ-τό το πρόβλημα έδωσε ο Erwin Schrödinger

βασιζόμενος στην άποψη του Louis de Broglie, ο οποίος θεώρησε ότι όπως το φως,

εκτός από κυματικές ιδιότητες έχει και σω-ματιδιακές, έτσι και τα σωματίδια της ύλης όπως π.χ το ηλεκτρόνιο, συμπεριφέρονται

και αυτά ως κύματα. Κατ΄αυτόν τον τρόπο, ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο είναι ένα οδεύον κύμα κατά τον Schrödinger, το μήκος κύ-

ματος του οποίου συνδέεται με την ορμή του ενώ η συχνότητά του περιγράφει την ε-

νέργεια του σωματιδίου. Ο Schrödinger κατασκεύασε τότε την περίφημη εξίσωση Schrödinger, η οποία περιγράφει τη μορφή και εξέλιξη της κυματο-

μορφής που περιγρά-φει το οποιοδήποτε σωματίδιο, ανάλογα

με τις δυνάμεις που ασκούνται πάνω σε

αυτό. Οι κυματομορ-φές αυτές που περι-γράφουν τα σωματίδια

ονομάζονται κυματο-συναρτήσεις Ψ και

προκύπτουν ως λύσεις της εξίσωσης Schrödinger για δεδομένο δυναμι-κό (το δυναμικό δεν είναι παρά μία συνάρτηση που δείχνει τις

δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο σωματίδιο ανάλογα με τη θέση του στο χώρο).

Αργότερα ο Max Born και η λεγόμενη σχολή της Κο-

πεγχάγης ερμήνευσαν την κυ-ματοσυνάρτηση που αντιστοιχεί η κβαντομηχανική στα σωματί-

Η εξίσωση Schrödinger


δια ως κύμα πιθανότητας. Δηλαδή, κατά τη κβαντομηχανική τα σωματίδια περιγράφονται ως

κύματα πιθανότητας. Σε κάθε σωματίδιο αντιστοιχεί μία κυματοσυνάρ-τηση που δίνει τη πιθανότητα να βρίσκεται το σωματίδιο στις διάφορες

περιοχές του χώρου. Η συνάρτηση αυτή έχει όλες τις μαθηματικές ιδιό-τητες ενός κύματος και η μορφή και χρονική εξέλιξή της εξαρτάται από τις δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο σωματίδιο στις διάφορες περιοχές

του χώρου. Αυτή είναι η ουσία της εξίσωσης Schrödinger. Εάν λοιπόν λύσου-με την εξίσωση αυτή για τα ηλεκτρόνια του ατόμου που δέχονται τις ελ-

κτικές ηλεκτρικές δυνάμεις του πυρήνα, τότε παίρνουμε ως λύσεις της, συγκεκριμένες κυματομορφές (κβαντικές καταστάσεις) που ονομάζονται

τροχιακά. Τα τροχιακά δεν είναι παρά οι χώροι πιθανότητας που μπορεί να βρίσκονται τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα του ατόμου και αντι-στοιχούν σε συγκεκριμένες δυνατές ενέργειες που μπορούν να έχουν τα

ηλεκτρόνια.

Έτσι ερμηνεύεται η κβάντωση των ενεργειών-τροχιών που είχε προτείνει

ο Bohr. Επειδή δηλαδή τα ηλε-κτρόνια είναι ταυτόχρονα

και κύματα πιθανότητας η συχνότητα των οποίων α-

ντιστοιχεί στην ενέργειά τους, είναι λογικό ότι ως κύματα δεν μπορούν να

περιοριστούν σε μια περιοχή του χώρου έχοντας μια τυ-

χαία οποιαδήποτε συχνότητα και μήκος κύματος. Μόνο κύματα συγκε-

κριμένης συχνότητας και μήκους κύματος έχουν αυτή τη δυνατότητα. Έτσι οι ενέργειες των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα είναι κβαντωμέ-

νες (παίρνουν συγκεκριμένες διακριτές τιμές), που αντιστοιχούν σε συ-γκεκριμένα τροχιακά (χώροι πιθανότητας) δηλαδή κβαντικές καταστά-σεις.

Οι κβαντικές καταστάσεις ερμηνεύονται ως εξής:

Το ηλεκτρόνιο που υπάρχει σε μία από αυτές, βρίσκεται ταυτό-χρονα στις διάφορες περιοχές του χώρου αλλά με διαφορετική πιθανότη-

τα σε κάθε μία. Στον κβαντικό μικρόσκοπο δεν έχει νόημα η έννοια της τροχιάς ενός σωματιδίου και άρα τα ηλεκτρόνια στη πραγματικότητα δεν γυρίζουν γύρω από τον πυρήνα όταν βρίσκονται σε μία κβαντική κατά-

σταση-τροχιακό και άρα δεν εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα-φως, όπως προβλέπεται από την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, χά-

νοντας ενέργεια και πέφτοντας πάνω στον πυρήνα. Τα άτομα της ύλης, κατ΄ αυτόν τον τρόπο, έχουν σταθερή δομή και δεν καταρρέουν.

Διάφορες μορφές ατομικών τροχιακών


Η απορρόφηση και εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων-φωτός (φωτό-νια) γίνεται μόνο μέσω κβαντικών μεταβάσεων(αλμάτων) από μία κβαντι-

κή κατάσταση σε μία άλλη. Η κβαντομηχανική ως φυσική θεωρία περιγράφει την δομή των

μικροσκοπικών φυσικών συστημάτων (κβαντικών συστημάτων) όπως ά-τομα, μόρια, μοριακά πλέγματα, με αυτοσυνεπή τρόπο και ερμηνεύει τη φυσική τους αλληλεπίδραση με το φως (ηλεκτρομαγνητικά κύματα) και

εξηγεί όλες τις οπτικές και ηλεκτρικές ιδιότητες των μακροσκοπικών φυ-σικών υλικών συστημάτων στη βάση της μικροσκοπικής τους δομής.


5. ΤΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΣΗΜΕΡΑ

5.1 Το άτομο

Η ατομική δομή της ύλης ξέρουμε ότι ξεκίνησε από τον Λεύκιππο

και τον Δημόκριτο (4ος αιώνας π.Χ.). Πέρασαν πολλοί αιώνες ώσπου τον 18ο αιώνα ο Λαβουαζιέ, μαζί με μια ολόκληρη σειρά άλλων επιστημό-

νων, επιβεβαίωσαν με πειράματά τους την ορθότητα αυτής της άποψης. Στις αρχές του 20 αιώνα, ο Ράδερφορντ κατάφερε να δείξει ότι το άτομο έχει ένα πολύ συμπαγή, όσο και σχετικά πολύ μικρό, πυρήνα ενώ ο υ-

πόλοιπος χώρος του ατόμου φαινόταν κενός. Το βασικό πείραμα που πραγματοποίησε ήταν ο βομβαρδισμός ενός λεπτού φύλλου χρυσού με

σωματίδια α (He) πολύ μεγάλης ταχύτητας. Ενώ λοιπόν τα πιο πολλά από αυτά τα σωματίδια διαπερνούσαν το φύλλο με πολύ μικρές αποκλί-σεις, μερικά "γύριζαν" προς τα πίσω. Όπως έλεγε ο ίδιος ο Ράδερφορντ, "

... ήταν το ίδιο απίστευτο σαν να είχες πυροβολήσει ένα τσιγαρόχαρτο με ένα βλήμα 15 ιντσών και το βλήμα να γύριζε κατευθείαν πίσω και να σε χτυπούσε". Ο πυρήνας του ατόμου είναι θετικά φορτισμένος ενώ, κατά

τον Ράδερφορντ, ένα πλήθος (αρνητικά φορτισμένων) ηλεκτρονίων γέμιζε τον κενό χώρο. Έπρεπε να έρθει ο Μπορ για να βάλει τα ηλεκτρόνια στη

"θέση" τους, δηλαδή να περιστρέφονται σε κυκλικές ή ελλειπτικές τρο-χιές γύρω από τον πυρήνα.

5.2 Πρωτόνια και νετρόνια

Νέα πειράματα, στην 2η και 3η δεκαετία του αιώνα μας, έδωσαν τη νέα πληροφορία ότι ο πυρήνας του ατόμου σχηματίζεται από δυο ει-

δών σωματίδια: το πρωτόνιο, με θετικό ηλεκτρικό φορτίο (ίσο κατά από-λυτη τιμή με αυτό του ηλεκτρονίου), και το νετρόνιο που έχει σχεδόν την

ίδια μάζα με το πρωτόνιο αλλά είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.

5.3 Κουάρκ

Στην δεκαετία του '60 και του '70 έγινε κατανοητό, αρχικά θεωρη-

τικά και κατόπιν επιβεβαιώθηκε και πειραματικά, ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια δεν είναι στοιχειώδη αλλά έχουν εσωτερική δομή: αποτελούνται δηλαδή από μικρότερα σωματίδια που ονομάστηκαν κουάρκ (quark). Τα

κουάρκ παρουσιάζονται σε δυο είδη: το άνω (up) κουάρκ και το κάτω (down)κουάρκ. Τα κουάρκ είναι ηλεκτρικά φορτισμένα: το άνω κουάρκ

έχει φορτίο +2/3 (σε μονάδες του φορτίου του ηλεκτρονίου που θεωρού-με ότι έχει φορτίο -1,ενώ το κάτω κουάρκ έχει φορτίο -1/3.Το πρωτόνιο αποτελείται από 2 άνω κουάρκ και 1 κάτω κουάρκ, ενώ το νετρόνιο από

2 κάτω κουάρκ και 1 άνω κουάρκ.

5.4 Το καθιερωμένο πρότυπο


Το καθιερωμένο πρότυπο είναι μία θεωρία που περιγράφει τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης καθώς και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ

τους. Όσον αφορά τους δομικούς λίθους της ύλης το καθιερωμένο πρό-τυπο μιλά για δύο κατηγορίες: τα φερμιόνια και τα λεπτόνια. Μεταξύ αυ-

τών των σωματιδίων υπάρχουν αλληλεπιδράσεις, οι οποίες έχουν η κάθε μία από ένα φορέα. Τα φερμιόνια είναι οι δομικοί λίθοι της ύλης και αποτελούνται από 6

κουάρκς και 6 λεπτόνια.

Υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν: η ισχυρή δύ-

ναμη, η ασθενής δύναμη, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, και η δύνα-μη της βαρύτητας. Η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη, αλλά έχει μια

άπειρη ποικιλία. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη έχει επίσης άπειρο εύρος, αλλά είναι πολλές φορές ισχυρότερη από τη βαρύτητα. Οι α-σθενείς και ισχυρές δυνάμεις είναι αποτελεσματικές μόνο σε ένα πο-

λύ μικρό εύρος και κυριαρχούν μόνο στο επίπεδο των υποατομικών σωματιδίων. Παρά το όνομά της, η ασθενής δύναμη είναι πολύ ισχυ-ρότερη από τη βαρύτητα, αλλά είναι πράγματι η πιο αδύναμη από τις

άλλες τρεις. Η ισχυρή δύναμη, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι η ισχυρότερη από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις.

Τρεις από τις θεμελιώδεις δυνάμεις προκύπτουν από την ανταλλαγή σωματιδίων, τα οποία ανήκουν σε μια ευρύτερη ομάδα που ονομάζε-

ται "μποζόνια". Σωματίδια της ύλης μεταφέρουν ενέργεια με το να α-νταλλάσουν μποζόνια το ένα με το άλλο. Κάθε αλληλεπίδραση έχει το

δικό της αντίστοιχο μποζόνιο - η ισχυρή δύναμη μεταφέρεται με το γλουόνιο, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη μεταφέρεται από το φωτόνιο και τα μποζόνια W και Z είναι υπεύθυνα για την ασθενή πυρηνική

δύναμη. Αν και δεν έχει ακόμη βρεθεί, το βαρυτόνιο υποθέτουμε ότι

http://www.particlecentral.com/force_page.h

https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&docid=S6_2O63t8Q_gdM&tbnid=WhdJQ3DgfggcvM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.cpepweb.org/cpep_sm_large.html&ei=80p5UvTRFovNswb6-YGgCg&bvm=bv.55980276,d.bGE&psig=AFQjCNG14XGN9ceN8GSrshR9fHWdnxm1qw&ust=1383767150200


ο αντίστοιχος φορέας της δύναμη της βαρύτητας των σωματιδίων. Το Καθιερωμένο Μοντέλο περιλαμβάνει τις ηλεκτρομαγνητικές, ισχυρές

και ασθενείς δυνάμεις και όλους τους φορείς και εξηγεί επίσης πώς αυτές οι δυνάμεις ενεργούν σε όλα τα σωματίδια της ύλης. Ωστόσο, η

πιο γνωστό δύναμη στην μας καθημερινή ζωή, η βαρύτητα, δεν απο-τελεί μέρος του Καθιερωμένου Μοντέλου.

5.5 ...και τα αντισωματίδια

Επομένως θα μπορούσαμε να πούμε

ότι συνολικά 12 σωμα-τίδια αποτελούν τους

βασικούς δομικούς λί-θους του σύμπαντος, από τη γέννησή του μέ-

χρι σήμερα. Όχι ακρι-βώς! Η σύγχρονη θεω-ρία που περιγράφει τον

μικρόκοσμο, η κβαντο-μηχανική, προβλέπει

(και έχει αποδειχθεί πειραματικά) την ύπαρξη του αντισωματίδιου: σε κάθε σωματίδιο αντι-στοιχεί άλλο ένα, με ίδια μάζα και αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι ο συ-

νολικός αριθμός των σωματιδίων διπλασιάζεται.

5.6 Peter Higgs

Γεννήθηκε στης 29 Μαΐου το 1929 στο

Γουόλσεντ της Βρετανί-ας. Ο άνθρωπος που σήμερα είναι το φαβορί

για το Νόμπελ Φυσικής εμπνεύστηκε από το έρ-

γο ενός αποφοίτου και ενός από τους πρωτοπό-ρους της κβαντικής φυ-

σικής, Πωλ Ντιράκ. Στην ηλικία των 17 ετών έφυ-γε για να εξειδικευθεί

στα μαθηματικά στο Λονδίνο, ενώ αργότερα αποφοίτησε με αριστείο από το τμήμα Φυσικής του King's College του Λονδίνου. Πήρε μεταπτυχιακό

και διδακτορικό και δίδαξε σε αρκετά εκπαιδευτικά ιδρύματα, μέχρι να καταλήξει το 1960 στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου. Εκεί άρχισε να ασχολείται με το σωματίδιο που εξηγεί την ύπαρξη μάζας στην ύλη και το

1964 διατύπωσε μαζί με άλλους τέσσερις επιστήμονες, τους Μπράουτ, Ενγκελμπερτ, Γκουράλνικ, Χέιγκεν και Κιμπλ τη θεωρία πεδίου του

Χιγκς. Οι επιστήμονες παρομοίασαν τον εντοπισμό του μποζονίου Χιγκς


με την ανακάλυψη του ηλεκτρισμού και της Αμερικής. Τη «συμβολή της Βρετανίας σε αυτό το εξαιρετικό επίτευγμα» χαιρέτισε ο πρωθυπουργός

Ντέιβιντ Κάμερον, ενώ οι συνάδελφοί του επαίνεσαν τον Δρ Χιγκς και ζή-τησαν να του απονεμηθεί ο τίτλος του ιππότη και να τιμηθούν με Νό-

μπελ και οι πέντε επιστήμονες που διατύπωσαν τη θεωρία πεδίου του Χιγκς. Κάτι που προκαλεί πονοκέφαλο στην Επιτροπή Νόμπελ, που δι-καιούται να απονείμει το βραβείο μέχρι σε τρία άτομα.

5.7 Σωματίδιο του Higgs

Το σωματίδιο Χιγκς, καλούμενο εκλαϊκευμένα και σωματίδιο του Θεού, ως παράφραση του αυθεντικού όρου «το σωματίδιο Θεός» («the

God particle») του Leon Lederman, εί-ναι ένα μποζόνιο που, προβλέπεται θε-ωρητικά, η ταυτοποίησή του εκκρεμεί,

ενώ θεωρείται πως έχει ήδη ανακαλυφ-θεί πειραματικά. Η ύπαρξη του σωματι-

δίου του Χιγκς δίνει τη δυνατότητα για εξήγηση στον τρόπο που συγκροτείται η ύλη προσδίδοντας της ιδιότητες όπως

για παράδειγμα η μάζα. Το μποζόνιο αυτό φαίνεται να βρίσκεται στο ενεργει-

ακό φάσμα μεταξύ 115 - 127 GeV, (με τα 125GeV να αντιστοιχούν σε μάζα ίση

με 133 πρωτονίων). Η ανακάλυψή του θα βοηθήσει στην καλύτερη κατα-

νόηση της δημιουργίας του σύμπαντος λύνοντας θέματα, στη θεωρία της μεγάλης έκρηξης, αμέσως μετά τα πρώτα κλάσματα του δευτερόλεπτου της γέννησης του σύμπαντος. Το μποζόνιο αυτό πήρε το όνομά του από

τον Βρετανό καθηγητή φυσικής Πίτερ Χιγκς (Peter Higgs), ο οποίος πρό-τεινε την ύπαρξή του.

Ο Peter Higgs με υψωμένο το χέρι στο CERN, στις 4 Ιουλίου 2012, όταν ανακοινώθηκε ύπαρξη του μποζονίου που πήρε το όνομά του


6. Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ CERN

Το CERN έχει διανύσει πολύ δρόμο από την ίδρυσή του το 1954. Το παρακάτω χρονοδιάγραμμα παρουσιάζει σημαντικές συμβάσεις του οργανισμού, τα σχέδια, τις εταιρικές σχέσεις και την επιστημονική πρόοδο.

6.1 Η Αρχή….

9 Δεκεμβρίου 1949

Στο τέλος του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου, η ευρωπαϊκή

επιστήμη δεν ήταν πλέον παγκόσμιας κλάσης. Ακολουθώντας το

παράδειγμα των διεθνών οργανισμών, μια χούφτα οραματιστές

επιστήμονες φαντάζονται τη δημιουργία ενός ευρωπαϊκού εργαστηρίου

ατομικής φυσικής. Ο Raoul Dautry, Pierre Auger και ο Lew Kowarski

στη Γαλλία, Edoardo Amaldi στην Ιταλία και Niels Bohr στη Δανία ήταν

μεταξύ αυτών των πρωτοπόρων. Ένα τέτοιο εργαστήριο όχι μόνο θα

ενώσει τους ευρωπαίους επιστήμονες, αλλά και θα τους επιτρέπει να

μοιράζονται το αυξανόμενο κόστος των εγκαταστάσεων πυρηνικής

φυσικής.

Ο Γάλλος φυσικός Louis de Broglie κατέθεσε την πρώτη επίσημη

πρόταση για τη δημιουργία ενός ευρωπαϊκού εργαστηρίου στο

Ευρωπαϊκό Πολιτιστικό Συνέδριο, το οποίο άνοιξε στη Λωζάνη στις 9

Δεκεμβρίου 1949. Μία περαιτέρω ώθηση ήρθε στην πέμπτη Γενική

Διάσκεψη της UNESCO, που πραγματοποιήθηκε στη Φλωρεντία τον

Ιούνιο του 1950, όπου Αμερικανός φυσικός και βραβευμένος με Νόμπελ

Isidor Rabi κατέθεσε ψήφισμα που να εξουσιοδοτεί την UNESCO να

"βοηθήσει και να ενθαρρύνει τη δημιουργία περιφερειακών ερευνητικών

εργαστηρίων, προκειμένου να αυξηθεί η διεθνής επιστημονική

συνεργασία ..."

Σε μια διακυβερνητική σύνοδο της UNESCO στο Παρίσι το Δεκέμβριο του 1951 εγκρίθηκε το πρώτο ψήφισμα που αφορά τη

δημιουργία ενός Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Πυρηνικών Ερευνών. Δύο


μήνες αργότερα, 11 χώρες υπέγραψαν συμφωνία για την ίδρυση του προσωρινού συμβουλίου - το ακρωνύμιο (“Conseil Européen

pour la Recherche Nucléaire”) CERN γεννήθηκε.

Από τον ιδρυτικό χάρτη του CERN μπορούμε να ξεχωρίσουμε: •Συνεργασία μεταξύ ευρωπαϊκών κρατών •Ο χαρακτήρας της έρευνας είναι καθαρά επιστημονικός

•Οι πολεμικές εφαρμογές δεν επιτρέπονται ρητά •Τα αποτελέσματα της έρευνας πρέπει να δημοσιεύονται και να είναι προσβάσιμα στο ευρύ κοινό

6.2 Που θα κτιστεί…..

1 Οκτωβρίου 1951

Η Γενεύη επιλέχθηκε ως η τοποθεσία για το Εργαστήριο του CERN

κατά την τρίτη σύνοδο του προσωρινού συμβουλίου το 1954. Αυτή η επιλογή επικράτησε μέσω ενός δημοψηφίσματος στο καντόνι της

Γενεύης, τον Ιούνιο του 1954. Πρέπει να σημειώσουμε ότι από τις προτεινόμενες τοποθεσίες ήταν και στην Ελλάδα στην περιοχή της Ελευσίνας.


Στις 17 Μαΐου 1954 το πρώτο κομμάτι της γης σκάφτηκε στην

περιοχή Meyrin στην Ελβετία, κάτω από τα μάτια των αρχών της Γενεύης και των μελών του προσωπικού του CERN.

6.3 Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών γεννιέται…

29 Σεπτεμβρίου 1954


Κατά την έκτη σύνοδο του Συμβουλίου του CERN, που πραγματοποιήθηκε στο Παρίσι από τις 29 Ιουνίου έως την 1η Ιουλίου του

1953, υπεγράφη η σύμβαση για την ίδρυση της οργάνωσης και επικυρώθηκε από 12 κράτη-μέλη:

Βέλγιο, Δανία, Γαλλία, Ομοσπονδιακή Δημοκρατία της Γερμανίας, Ελλάδα, Ιταλία, Ολλανδία, Νορβηγία, Σουηδία, Ελβετία, Ηνωμένο Βασίλειο και Γιουγκοσλαβία.

6.4 Ο πρώτος επιταχυντής του CERN…..

11 Μαΐου 1957

Το 600 MeV συγχροκύκλοτρο (SC) με ενέργεια 600 MeV, που

κατασκευάστηκε το 1957, ήταν ο πρώτος επιταχυντής του CERN. Παρείχε στήριξη για τα πρώτα πειράματα του CERN στην φυσική των

σωματιδίων και στην πυρηνική φυσική. Το 1964, αυτό το μηχάνημα επικεντρώθηκε στην πυρηνική φυσική, αφήνοντας στην σωματιδιακή φυσική στον νεότερο και πολύ πιο ισχυρό Proton Synchrotron (PS).

Το SC εξελίχθηκε σε ένα μηχάνημα με μεγάλη διάρκεια ζωής. Το 1967, άρχισε να επιταχύνει σωματίδια που τροφοδοτούσαν μια ειδική

εγκατάσταση ασταθών ιόντων που ονομάστηκε ISOLDE και η οποία διεξάγει έρευνες για την πυρηνική φυσική, για την αστροφυσική και την


ιατρική φυσική. Το 1990, ISOLDE άρχισε να τροφοδοτείται από διαφορετικό επιταχυντή, και το SC μετά από 33 χρόνια υπηρεσίας.

6.5 Το Proton Synchrotron (PS) ξεκινά…

24 Νοεμβρίου 1959

To Proton Synchrotron (σύγχροτρο πρωτονίων - PS) επιτάχυνε πρωτόνια για πρώτη φορά στις 24 Νοεμβρίου 1959 και έγινε για σύντομο χρονικό διάστημα ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο.

Με ενέργεια της δέσμης στα 28 GeV, το PS τροφοδοτεί πειράματα φυσικής των σωματιδίων του CERN. Κατά τη διάρκεια της νύχτας της 24ης Νοεμβρίου 1959, το PS

κατάφερε να λειτουργήσει σε πλήρη ενέργεια. Το επόμενο πρωί, ο John Adams (φωτογραφία) ανακοίνωσε το επίτευγμα στην κεντρική αίθουσα

του εργαστηρίου. Στο χέρι του είναι ένα άδειο μπουκάλι βότκα, το οποίο είχε λάβει από το Σοβιετικό Πανεπιστημιακό εργαστήριου «Dubna» με το μήνυμα που του πρότεινε να είναι μεθυσμένος, αφού το CERN έσπασε το

παγκόσμιο ρεκόρ ενέργειας της ρωσικής Synchrophasotron των 10 GeV. Η φιάλη περιέχει μια φωτογραφία polaroid του παλμού 24 GeV έτοιμη να σταλεί πίσω στο Dubna.


Όταν στο CERN κατασκεύασαν νέους επιταχυντές στη δεκαετία του 1970, ο κύριος ρόλος του PS ήταν για την παροχή σωματιδίων στα

νέα μηχανήματα. Δεδομένου ότι το PS ξεκίνησε το 1959, η ένταση της δέσμης πρωτονίων του έχει αυξηθεί χίλιες φορές. Κατά τη διάρκεια της

ιστορίας του, το PS έχει επιταχύνει πολλά διαφορετικά είδη σωματιδίων, την τροφοδότηση πιο ισχυρών επιταχυντών ή με άμεσα πειράματα.

6.6 Πρώτες παρατηρήσεις αντισωματιδίων


Μέχρι το 1965, τα τρία σωματίδια που συνθέτουν τα άτομα

(ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια) ήταν γνωστό ότι το καθένα έχει ένα αντισωματίδιο. Έτσι, αν τα σωματίδια, που συνδέονται μεταξύ τους σε άτομα, είναι οι βασικές μονάδες της ύλης, είναι φυσικό να σκεφτούμε ότι

αντισωματίδια, συνδέονται μεταξύ τους σε αντιάτομα και είναι οι βασικές μονάδες της αντιύλης.

Αλλά είναι ύλη και η αντιύλη ακριβώς ίσες και αντίθετες και συμμετρικές, όπως Dirac είχε υποψιαστεί; Το επόμενο σημαντικό βήμα

ήταν να ερευνηθεί αυτή η συμμετρία. Οι φυσικοί ήθελαν να ξέρουν πώς συμπεριφέρονται τα υποατομικά αντισωματίδια όταν βρίσκονται μαζί. Μπορεί ένα αντιπρωτόνιο και ένα αντινετρόνιο να ενωθούν μαζί για να

σχηματίσουν έναν αντιπυρήνα, ακριβώς όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια ενώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν τον πυρήνα ενός

ατόμου; Η απάντηση στο ερώτημα δόθηκε το 1965 με την παρατήρηση

πυρήνα της αντιύλης που δημιουργήθηκε από ένα αντιπρωτόνιο και ένα αντινετρόνιο. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται συγχρόνως από δύο ομάδες φυσικών, μία με επικεφαλής τον Antonino Zichichi χρησιμοποιώντας

την Proton Synchrotron στο CERN, και η άλλη με επικεφαλής τον Leon Lederman, χρησιμοποιώντας τον Gradient Synchrotron (AGS),

επιταχυντή στο Εθνικό Εργαστήριο του Brookhaven στη Νέα Υόρκη.

6.7 Ο George Charpak απογειώνει την ανίχνευση

17 Ιανουαρίου 1968

Στη δεκαετία του 1960, η ανίχνευση σωματιδίων της σωματιδιακής

φυσικής πραγματοποιείται κυρίως με εξέταση εκατομμυρίων φωτογραφιών από θαλάμους φυσαλίδων. Αυτό απαιτούσε πολύ χρόνο και

πολύ μεγάλο εργατικό δυναμικό. Στη συνέχεια ήρθε μια επανάσταση με ενισχυτές τρανζίστορ. Ενώ μια φωτογραφική μηχανή μπορεί να ανιχνεύσει μια σπίθα, ένας

καλωδιακός ανιχνευτής συνδεδεμένος με έναν ενισχυτή, μπορεί να ανιχνεύσει μια πολύ μικρότερη επίδραση. Το 1968, Georges Charpak

ανέπτυξε το «multiwire proportional chamber», ένα κουτί γεμάτο με


αέριο στο οποίο περιέχεται ένας μεγάλος αριθμό παράλληλων λεπτών καλωδίων-ανιχνευτών, που το καθένα συνδέεται με επιμέρους ενισχυτές.

Τέλος όλα αυτά συνδέονται με έναν υπολογιστή. Έτσι ανιχνεύσεις σωματιδίων χίλιες φορές περισσότερες από τις υπάρχουσες συσκευές

ανίχνευσης. Ο G. Charpak, εντάχθηκε CERN το 1959 και του απονεμήθηκε το 1992 το βραβείο Νόμπελ στη φυσική για την εφεύρεσή του.

Σήμερα, σχεδόν κάθε πείραμα στη φυσική των σωματιδίων χρησιμοποιεί κάποιο ανιχνευτή τροχιάς με βάση την αρχή «multiwire proportional chamber». Ο G. Charpak συνέβαλε επίσης ενεργά με τη

χρήση αυτής της τεχνολογίας και σε άλλους τομείς που χρησιμοποιούν ιονίζουσα ακτινοβολία όπως η βιολογία, ακτινολογία και πυρηνική

ιατρική.

6.8 Οι πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων


Μέχρι τα τέλη του 1950, οι φυσικοί γνώριζαν ότι ένα τεράστιο

κέρδος σε ενέργεια σύγκρουσης θα προέλθει από σύγκρουση δεσμών σωματιδίων που κινούνται αντίθετα, παρά με την σύγκρουσή τους σε


σταθερό στόχο. Στο CERN, οι ειδικοί στους επιταχυντές συνέλαβαν την ιδέα να χρησιμοποιήσουν την Proton Synchrotron (PS) για να

τροφοδοτήσουν δύο κυκλικές δέσμες πρωτονίων που θα κινούνται αντίθετα και στη συνέχεια θα συγκρούονται. Το σχέδιο για τις δέσμες

αυτές που ονομάστηκαν, Intersecting Storage Rings (ISR) εγκρίθηκε επίσημα το 1965.

Στις 27 Ιανουαρίου 1971, ο Kjell Johnsen (φωτογραφία), ο οποίος ήταν επικεφαλής της ομάδας κατασκευής των Intersecting Storage Rings (ISR), ανακοίνωσε ότι είχαν καταγραφεί οι πρώτες

αλληλεπιδράσεις από συγκρούσεις πρωτονίων. Για τα επόμενα 13 χρόνια, η μηχανή παρέχει μια μοναδική

απεικόνιση του μικρόκοσμου της σωματιδιακής φυσικής. Επέτρεψε επίσης στο CERN να αποκτήσουν πολύτιμη γνώση και εμπειρία για τα επόμενα πειράματα συγκρούσεων αντίθετα κινουμένων δεσμών,

συγκρούονται πορείας και τελικά να κατασκευαστεί ο Large Hadron Collider (LHC).

6.9 Εγκρίνεται το SPS

10 Φεβρουαρίου 1971

Με επτά χιλιόμετρα περίμετρο, το Super Proton Synchrotron (SPS), ήταν η πρώτο γιγαντιαίο υπόγειο δαχτυλίδι του CERN. Ήταν επίσης ο πρώτος επιταχυντής που να διέσχισε τα γαλλοελβετικά σύνορα.

Έντεκα από τα κράτη μέλη του CERN εγκρίνουν την κατασκευή του SPS, τον Φεβρουάριο του 1971 και μπαίνει σε λειτουργία για πρώτη

φορά στις 17 Ιουνίου του 1976, δύο χρόνια νωρίτερα από το χρονοδιάγραμμα. Το SPS γρήγορα έγινε η κινητήριος δύναμη του

προγράμματος φυσικής των σωματιδίων του CERN και επιταχύνει δέσμες για δύο μεγάλες πειραματικές εφαρμογές. Οι πρόοδοι στην τεχνολογία κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, επέτρεψαν να λειτουργήσει με

ενέργεια δέσμης των 400 GeV κατά 100 GeV υψηλότερα από τον αρχικό ενεργειακό σχεδιασμό. Το SPS λειτουργεί και σήμερα με ενέργειες μέχρι

και 450 GeV και έχει επιταχύνει πολλά διαφορετικά είδη των σωματιδίων.

6.10 H σήραγγα του SPS ολοκληρώνεται

31 Ιουλίου 1974

Λίγους μήνες μετά την υπογραφή της σύμβασης που έδωσε το πράσινο φως για την επέκταση του CERN σε γαλλικό έδαφος, άρχισαν οι εργασίες για το Super Proton Synchrotron (SPS). Δύο χρόνια αργότερα,

στις 31 Ιουλίου 1974, το μηχάνημα διάνοιξης και εκσκαφής της σήραγγας SPS επέστρεψε στο σημείο εκκίνησης (βλέπε φωτογραφία).


Είχε σκαφτεί ένα τούνελ με περίμετρο 7 χιλιομέτρων, με μέσο βάθος 40 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της Γής. Η σήραγγα πέρασε τα

γαλλοελβετικά σύνορα, καθιστώντας τον SPS , τον πρώτο διασυνοριακό επιταχυντή. Περισσότεροι από χίλιοι μαγνήτες απαιτούνται για να εξοπλίσουν τον δακτύλιο. Όλες οι εργασίες ολοκληρώθηκαν σε χρόνο

ρεκόρ, μόλις σε τέσσερα χρόνια.

6.11 Το SPS ξεκινά

3 Μαΐου 1976

To Super Proton Synchrotron (SPS), έγινε η κινητήριος δύναμη του προγράμματος φυσικής των σωματιδίων του CERN, όταν

ενεργοποιήθηκε το 1976. Η πρώτη δέσμη πρωτονίων επιταχύνθηκε στον δακτύλιο των 7 χιλιομέτρων, από τον επιταχυντή στις 3 Μαΐου 1976. Η

παρακάτω εικόνα δείχνει την αίθουσα ελέγχου του SPS, στις 17 Ιούνιου 1976, όταν η μηχανή επιτάχυνε πρωτόνια έως 400 GeV για πρώτη φορά. Η έρευνα που χρησιμοποιεί το SPS, έχει ερευνήσει την εσωτερική δομή

των πρωτονίων, έχει διερευνήσει την προτίμηση που έχει η φύση στην ύλη σε σχέση με την αντιύλη και έψαξε το θέμα, όπως θα μπορούσε να

ήταν κατά τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, όπως επίσης και για εξωτικές μορφές της ύλης.


Ένα σημαντικό γεγονός ήρθε το 1983 με το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη των σωματιδίων W και Z στο SPS με την λειτουργία του

ως επιταχυντής πρωτονίων - αντιπρωτονίων.

Το SPS λειτουργεί έως 450 GeV, έχει 1317 συμβατικούς (σε

θερμοκρασία δωματίου) ηλεκτρομαγνήτες, συμπεριλαμβανομένων 744 διπόλων για να κάμψει τις ακτίνες γύρω από το δακτύλιο. Ο επιταχυντής έχει χειριστεί πολλά διαφορετικά είδη σωματιδίων: πυρήνες θείου και

οξυγόνο, ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, πρωτόνια και αντιπρωτόνια.

6.12 Πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων

4 Απριλίου 1981 Στους δακτυλίους ISR (Intersecting Storage Rings)

πραγματοποιούνται οι πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων στον κόσμο στις 4 Απριλίου του 1981, ανοίγοντας το δρόμο για

συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων στην Super Proton Synchrotron (SPS) και το βραβείο Νόμπελ στους Simon van der και Carlo Rubbia.


Οι δακτύλιοι αυτοί αποδείχθηκαν ότι είναι ένα εξαιρετικό μέσο για τη σωματιδιακή φυσική. Μέχρι τη στιγμή που το μηχάνημα έκλεισε το

1984, υπήρχαν σημαντικά αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένων των ενδείξεων ότι τα πρωτόνια περιέχουν μικρότερα συστατικά, που τελικά

αναγνωρίστηκαν ως κουάρκ και γκλουόνια.

6.13 Ανακάλυψη σωματιδίων W και Z.


Το 1979, το CERN αποφάσισε να μετατρέψει το Super Proton Synchrotron (SPS) σε ένα επιταχυντή πρωτονίων-αντιπρωτονίων. Μια

τεχνική που ονομάζεται στοχαστική ψύξη, ήταν ζωτικής σημασίας για την επιτυχία του έργου, μιας και δίνεται η δυνατότητα στα αντιπρωτόνια

πρέπει να συγκεντρωθούν και να σχηματίσουν δέσμη. Οι πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων επιτεύχθηκαν

μόλις δύο χρόνια μετά την έγκριση του σχεδίου, και τα δύο πειράματα, UA1 και UA2, άρχισαν να ερευνούν τα προϊόντα των συγκρούσεων για

ενδείξεις σωματιδίων W και Z, φορέων της ασθενούς αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων.

Το 1983, το CERN ανακοίνωσε την ανακάλυψη των W και Z σωματιδίων. Η παραπάνω εικόνα δείχνει την πρώτη ανίχνευση ενός σωματιδίου Z, όπως φαίνεται από το πείραμα UA1 στις 30 Απριλίου


1984. Το ίδιο Z διασπάται πολύ γρήγορα, ώστε δεν μπορεί να παρατηρηθεί, αλλά το ζεύγος ηλεκτρονίου - πρωτονίου που παράγεται

στην διάσπαση, εμφανίζονται σε μπλε. Στο πείραμα UA1 παρατηρήθηκαν συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων στον SPS μεταξύ

του 1981 και του 1993 για να ερευνήσουν για τα μποζόνια Ζ και W, τα οποία διαμεσολαβούν στην ασθενή θεμελιώδη δύναμη.

Ο Carlo Rubbia και Simon van der Meer, βασικοί επιστήμονες της έρευνας αυτής, πήραν το Βραβείο Νόμπελ στη Φυσική μόλις ένα χρόνο μετά την ανακάλυψη. Ο Rubbia υποκίνησε τη μετατροπή του

επιταχυντή SPS σε έναν επιταχυντή πρωτονίων-αντιπρωτονίων και ήταν εκπρόσωπος του πειράματος UA1 ενώ Van der Meer εφηύρε την τεχνική

της στοχαστικής ψύξης που ήταν ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία του επιταχυντή.

6.14 Αρχίζουν οι συγκρούσεις βαρέων ιόντων.

11 Ιουνίου 1986

Αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη το σύμπαν ήταν πολύ θερμό και πυκνό για την ύπαρξη των γνωστών σωματιδίων όπως τα πρωτόνια και τα

νετρόνια. Αντί γι΄ αυτά, τα συστατικά τους - τα κουάρκ και τα γκλουόνια - περιπλανιόταν ελεύθερα σε μια «σούπα σωματιδίων" που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων.

Το 1986 το CERN άρχισε να επιταχύνει τα βαρέα ιόντα - πυρήνες

που περιέχουν πολλά πρωτόνια και νετρόνια - στον (SPS) για να μελετήσουν κατά πόσο αυτή η «σούπα σωματιδίων» ήταν κάτι περισσότερο από μια θεωρία. Ο στόχος ήταν να ελευθερώσουν τα κουάρκ

από τον εγκλεισμό τους μέσα στα άτομα, ρίχνοντας τα βαρέα ιόντα σε κατάλληλους στόχους. Στα πρώτα πειράματα που έγιναν χρησιμοποιήθηκαν σχετικά

ελαφρείς πυρήνες, όπως το οξυγόνο και το θείο, και παρήγαγαν αποτελέσματα σύμφωνα με τη θεωρία του πλάσματος κουάρκ-

γκλουονίων, αλλά καμία πραγματική απόδειξη. Το 1994, μια δεύτερη γενιά των πειραμάτων άρχισε με ιόντα μολύβδου και μέχρι το 2000 δεν υπήρχαν αδιάσειστα στοιχεία ότι μια νέα κατάσταση της ύλης είχε

βρεθεί.

6.15 Η σήραγγα του LEP ολοκληρώνεται


Η διάνοιξη της σήραγγας για το (LEP) Large Electron-Positron

Collider (Μεγάλος Επιταχυντής Ηλεκτρονίων-Ποζιτρονίων) το μεγαλύτερο δομικό έργο της Ευρώπης πριν από τη σήραγγα της Μάγχης,


ολοκληρώθηκε στις 8 Φεβρουαρίου του 1988. Τα δύο άκρα του δακτυλίου μήκους 27 χιλιομέτρων ενώθηκαν με σφάλμα ένα μόλις

εκατοστό.

Η παραπάνω εικόνα δείχνει ένα συνεργείο εργατών της σήραγγας μετά την ολοκλήρωση ενός τμήματος αυτής, μεταξύ των σημείων 2 και 3 του

δακτυλίου LEP.

6.16 Ο Μεγάλος Επιταχυντήs Ηλεκτρονίων-Ποζιτρονίων (LEP)

14 Ιουλίου 1989

Με περίμετρο 27 χιλιομέτρων, ο LEP ήταν και εξακολουθεί να είναι, ο μεγαλύτερος επιταχυντής ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων που

κατασκευάστηκε ποτέ. O LEP αποτελείτο από 5176 μαγνήτες και 128 κοιλότητες επιταχύνσεως. Τέσσερεις τεράστιοι ανιχνευτές οι ALEPH, DELPHI, L3 και OPAL παρατηρούσαν τις συγκρούσεις.

Ο LEP τέθηκε σε λειτουργία τον Ιούλιο του 1989 και η πρώτη

δέσμη κυκλοφόρησε στον επιταχυντή στις 14 Ιουλίου. Η παρακάτω εικόνα δείχνει φυσικούς γύρω από μια οθόνη στην αίθουσα ελέγχου LEP


κατά τη στιγμή της εκκίνησης. Ο Carlo Rubbia, γενικός διευθυντής του CERN εκείνη την εποχή, βρίσκεται στο κέντρο και πρώην Γενικός

Διευθυντής Herwig Schopper βρίσκεται στα αριστερά του.

Για επτά χρόνια, ο επιταχυντής λειτουργούσε στα 100 GeV, που

παράγουν 17 εκατομμύρια σωματίδια Z, μη φορτισμένους φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης. Στη συνέχεια αναβαθμίστηκε για μια δεύτερη φάση λειτουργίας, προστέθηκαν 288 υπεραγώγιμες κοιλότητες

επιτάχυνσης για να διπλασιαστεί ενέργεια και η παραγωγή μποζονίων W, που είναι επίσης φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης. Ο LEP ξεπέρασε

τελικά τα 209 GeV το έτος 2000. Κατά τη διάρκεια των 11 χρόνων έρευνας, ο LEP και τα πειράματα

του, έδωσαν μια λεπτομερή μελέτη της ηλεκτρασθενούς αλληλεπίδρασης που βασίστηκε σε γερά πειραματικά θεμέλια. Οι μετρήσεις που έγιναν στο LEP απέδειξαν επίσης ότι υπάρχουν τρεις και μόνο γενιές

σωματιδίων της ύλης.

Ο LEP έκλεισε στις 2 Νοεμβρίου 2000 για να δώσει τη θέση του στην κατασκευή του LHC στο ίδιο τούνελ.


6.17 Ο Πρώτος server και το πρώτο website γεννιούνται

20 Δεκεμβρίου 1990

Από τα Χριστούγεννα του 1990, ο Berners-Lee είχε ορίσει τις βασικές έννοιες του Web, του URL, του http και html, και είχε γράψει το

πρώτο πρόγραμμα περιήγησης και το λογισμικό ενός διακομιστή. Η διεύθυνση της πρώτης ιστοσελίδας του κόσμου ήταν Info.cern.ch και ο

web server, έτρεχε σε έναν υπολογιστή NeXT στο CERN. Πρώτη στον κόσμο διαδικτυακή διεύθυνση της σελίδας ήταν http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html, η οποία

επικεντρώνεται σε πληροφορίες σχετικά με το πρόγραμμα WWW. Οι επισκέπτες μπορούσαν να μάθουν περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες

για τη δημιουργία δική τους ιστοσελίδα και πώς να κάνουν αναζήτηση στο Web για πληροφορίες. Δεν υπάρχουν στιγμιότυπα από αυτή την αρχική σελίδα. Μπορεί κάποιος να δει τον αυθεντικό υπολογιστή NeXT

στην έκθεση του Μικρόκοσμου στο CERN, ο οποίος εξακολουθεί να φέρει την επισήμανση, γραμμένη με κόκκινο μελάνι στο χέρι: «"This machine is a server. DO NOT POWER DOWN!!»

6.18 Παράγονται τα πρώτα άτομα αντιυδρογόνου.



Μια ομάδα με επικεφαλής τον Walter Oelert δημιουργεί τα άτομα

αντιυδρογόνου της, για πρώτη φορά στον Low Energy Antiproton Ring-LEAR (δακτύλιος χαμηλής ενέργειας αντιπρωτονίων). Εννέα από αυτά τα

άτομα παρήχθησαν σε συγκρούσεις μεταξύ των ατόμων Ξένου (Xe) και αντιπρωτονίων για μία περίοδο 3 εβδομάδων. Κάθε άτομο αντιυδρογόνου είχε ζωή περίπου 40 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, ταξίδευε

σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός σε μια διαδρομής 10 μέτρων περίπου και στη συνέχεια εξαϋλώνετο μετά την αλληλεπίδραση με την ύλη. Η εξαΰλωση παρήγαγε σήμα, που έδειξε ότι τα αντιάτομα είχαν

δημιουργηθεί.

Αυτή ήταν η πρώτη φορά που είχαν φέρει μαζί σωματίδια αντιύλης για να δημιουργήσουν πλήρη άτομα και το ήταν πρώτο βήμα σε ένα πρόγραμμα που θα έκανε λεπτομερείς μετρήσεις του αντιυδρογόνου.

Το άτομο υδρογόνου είναι το απλούστερο άτομο από όλα, που

αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο και γύρω από αυτό σε τροχιά ένα ηλεκτρόνιο. Περίπου τρία τέταρτα της ύλης στο σύμπαν είναι το υδρογόνο και το άτομο του υδρογόνου είναι ένα από τα καλύτερα

κατανοητά συστήματα στη φυσική. Η σύγκριση των ατόμων υδρογόνου με αυτά του αντιυδρογόνου προσφέρεται για την κατανόηση της ασυμμετρίας ύλης και αντιύλης στο σύμπαν.

6.19 Εγκρίνονται τα πειράματα ATLAS και CMS


Τέσσερα χρόνια μετά τις πρώτες τεχνικές προτάσεις, τα πειράματα ATLAS και CMS εγκρίθηκαν επισήμως. Και τα δύο πειράματα αναζητούν το μποζόνιο Higgs, το σωματίδιο που παρέχει ένα μηχανισμό για να

εξηγήσει την προέλευση της μάζας των σωματιδίων.

6.20 Εγκρίνεται ο επιβραδυντής πρωτονίων


To 1996 σταμάτησαν να λειτουργούν ο LEAR, ο AC και κάποιες άλλες διατάξεις παραγωγής αντιπρωτονίων για να απελευθερωθούν πόροι

για τον μεγάλο επιταχυντή αδρονίων (Large Hadron Collider – LCH). Όμως μια ομάδα επιστημόνων αντιύλης ήθελε να συνεχίσει τα πειράματά

με τον LEAR. Το συμβούλιο ζήτησε να διερευνηθεί ένας τρόπος χαμηλού κόστους για να παρέχει τις απαραίτητες χαμηλής ενέργειας. Η έκθεση που προέκυψε κατέληγε:

Η χρήση συλλέκτη του αντιπρωτονίων ως επιβραδυντή δίνει την υπόσχεση της παροχής πυκνής δέσμης 107/min πρωτονίων, χαμηλής

ενέργειας (100 MeV/c) με δέσμη μήκη μέχρι 200 νανοδευτερόλεπτα.


6.21 Εγκρίνεται το πείραμα ALICE


Η ερευνητικό συμβούλιο του CERN εγκρίνει επίσημα το πείραμα ALICE. Ξαναχρησιμοποιώντας το πείραμα του μαγνήτη L3 από τον LEP,

ο ALICE έχει σχεδιαστεί για να μελετήσει πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων, μια κατάσταση της ύλης που θα υπήρχε στις πρώτες στιγμές του

σύμπαντος.

6.22 Εγκρίνεται το πείραμα LHCb


Το LHCb είναι το τέταρτο πείραμα που εγκρίνεται για τον LHC. Το πείραμα θα μελετήσει το φαινόμενο που είναι γνωστό ως παραβίαση CP,

η οποία θα βοηθήσει να εξηγήσει γιατί η ύλη κυριαρχεί αντιύλης στο σύμπαν.

6.23 Οριστική παύση λειτουργίας του LEP



Ο Μεγάλος επιταχυντής ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων έκλεισε για τελευταία φορά στις 8 π.μ. στις 2 Νοεμβρίου 2000. Μέλη της

κυβέρνησης από όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν στο CERN στις 9 Οκτωβρίου για να γιορτάσουν τα επιτεύγματα του LEP και 11 χρόνια

επιχειρησιακής ζωής. Με τη σήραγγα πλέον διαθέσιμη για εργασίες, οι ομάδες άρχισαν να ανασκάπτουν τα σπήλαια για να στεγάσει τους τέσσερεις μεγάλους ανιχνευτές στον LHC.

6.24 Το CERN γιορτάζει τα 50 χρόνια

19 Οκτωβρίου 2004

Το CERN γιόρτασε την 50η επέτειό, με τα εγκαίνια του Globe που στεγάζει μια έκθεση Επιστημών και Καινοτομίας, στις 19 Οκτωβρίου. Ένα δώρο από την Ελβετική Συνομοσπονδία, το Globe είναι μια ξύλινη

κατασκευή που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για την Ελβετική έκθεση το 2002, ως ένα περίπτερο αφιερωμένο στο θέμα της βιώσιμης

ανάπτυξης. Σχεδιάστηκε από τους αρχιτέκτονες Thomas Büchi και Hervé Dessimoz της Γενεύης. Το Globe είναι να εξελίχθηκε σε ένα κομβικό σημείο για την αλληλεπίδραση του CERN με την κοινωνία.

Τα εγκαίνια της Globe το 2004 συνέπεσαν με την επίσημη γιορτή της επετείου του CERN, στην οποία συμμετείχαν εκπρόσωποι των 20

κρατών μελών του Οργανισμού, συμπεριλαμβανομένων των αρχηγών κρατών της Γαλλίας, της Ισπανίας και της Ελβετίας.


6.25 Ο μεγαλύτερος υπεραγώγιμος ηλεκτρομαγνήτης ξεκινά.


Ο «ATLAS Barrel Toroid», ο μεγαλύτερος υπεραγώγιμος

ηλεμτρομαγνήτης που κατασκευάστηκε ποτέ, ενεργοποιήθηκε για πρώτη φορά στο CERN, στις 20 Νοεμβρίου 2006. Ο ηλεκτρομαγνήτης

ονομάζεται «Barrel Toroid» λόγω του σχήματός του, που μοιάζει με βαρέλι.

Παρέχει ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο για τον ATLAS, ενός από τα σημαντικότερους ανιχνευτές σωματιδίων λήψη δεδομένων στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Ο μαγνήτης αποτελείται από οκτώ

υπεραγώγιμα πηνία, το καθένα σε σχήμα ορθογωνίου, με 5 μέτρα πλάτος, 25m μήκος και ζυγίζει 100 τόνους, όλα ευθυγραμμισμένα με

ακρίβεια χιλιοστού.

Η ATLAS Barrel Toroid ψύχθηκε για μια περίοδο έξι εβδομάδων από Ιούλιο έως Αύγουστο 2006 για να φθάσει -269 ° C. Στη συνέχεια

τροφοδοτείται σιγά - σιγά με όλο και υψηλότερα ρεύματα, φτάνοντας στα 21000 Α, για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια της νύχτας της 9ης

Νοεμβρίου. Στη συνέχεια, το ρεύμα διακόπτεται και η αποθηκευμένη μαγνητική ενέργεια 1,1GJ, που είναι ισοδύναμο με την κινητική ενέργεια περίπου 10.000 αυτοκινήτων που κινούνται με ταχύτητα

70km/h ανά ώρα, διαχέεται με ασφάλεια, μειώνοντας τη θερμοκρασία του μάζα του ηλεκτρομαγνήτη σε -218 ° C.


6.26 Ο LHC ξεκινά


Στις 10:28 π.μ. της 10ης Σεπτεμβρίου 2008, μια δέσμη πρωτονίων

επιταχύνονται με επιτυχία στην 27 χιλιομέτρων περίμετρο του (LHC) για πρώτη φορά. Η μηχανή ήταν έτοιμη να ξεκινήσει μια νέα εποχή ανακάλυψης στα σύνορα υψηλής ενέργειας.

Στα πειράματα του LHC αναμένονται απαντήσεις σε ερωτήματα

όπως τι είναι αυτό που δίνει στα σωματίδια, από τι αποτελείται αυτό το αόρατο 96% του σύμπαντος, γιατί η φύση προτιμά την ύλη από την αντιύλη και στο πώς η ύλη εξελίχθηκε από τις πρώτες στιγμές της

δημιουργίας του σύμπαντος.

6.27 Ατύχημα στο LHC


Στις 19 Σεπτεμβρίου 2008, κατά τη διάρκεια δοκιμών

τροφοδοσίας του κύριου κυκλώματος διπόλων στον τομέα 3-4 του LHC, εμφανίστηκε μια βλάβη στην ηλεκτρική σύνδεση, στην περιοχή μεταξύ ενός διπόλου και ενός τετραπόλου, με αποτέλεσμα να προκληθούν

μηχανικές βλάβες και απελευθέρωση ηλίου από το μαγνήτη στη


σήραγγα. Οι κατάλληλες διαδικασίες ασφαλείας ήταν σε εφαρμογή, τα συστήματα ασφαλείας λειτούργησαν κατά το αναμενόμενο και κανείς δεν

τέθηκε σε κίνδυνο.

Το LHC έχει 10000 συγκολλήσεις υπεραγώγιμου καλωδίου υψηλού ρεύματος που όλες έχουν γίνει επί τόπου στο τούνελ. • Μια από αυτές της κολλήσεις δεν είχε γίνει σωστά.

• Η κόλληση άνοιξε όταν στη μηχανή υπήρχαν 600MJ αποθηκευμένης ενέργειας. Το 70% από αυτή την ενέργεια αναλώθηκε στο τούνελ, δημιουργώντας ηλεκτρικά τόξα, εξατμίζοντας μέταλλο και

μετακινώντας μαγνήτες από την θέση τους.

6.28 Ο τελευταίος μαγνήτης κατεβαίνει στο

υπόγειο

30 Απριλίου 2009

Ο 53ος και τελευταίος μαγνήτης που αντικαταστάθηκε για τον (LHC) κατέβηκε στο τούνελ και σηματοδοτεί το τέλος των εργασιών

επισκευής πάνω από το έδαφος, μετά το περιστατικό τον περασμένο Σεπτέμβριο.


Το τελευταίος αυτός μαγνήτης, ένα τετράπολο που σχεδιάστηκε για την εστίαση της δέσμης, άρχισε το ταξίδι του προς Τομέα 3-4, στον

τόπο του ατυχήματος τον Σεπτέμβριο. Συνολικά 53 μαγνήτες απομακρύνθηκαν από Τομέα 3-4. Δεκαέξι που υπέστησαν ελάχιστες

ζημιές επισκευάστηκαν και τοποθετήθηκαν ξανά στο τούνελ. Οι υπόλοιποι 37 αντικαταστάθηκαν και αποθηκεύτηκαν για να παρέχουν ανταλλακτικά για το μέλλον.

6.29 Παγιδεύονται άτομα αντιύλης για 1000 δευτερόλεπτα

5 Ιουνίου του 2011

Το πείραμα ALPHA στο CERN ανακοίνωσε ότι πέτυχε παγίδευση ατόμων αντιύλης για πάνω από 16 λεπτά: αρκετός χρόνος για να αρχίσει

η μελέτη των ιδιοτήτων τους με κάθε λεπτομέρεια. Το ALPHA είναι μέρος ενός ευρύτερου προγράμματος σε ανιχνευτές αντιπρωτονίων στο CERN.

Ερευνά τα μυστήρια μιας από τις πιο φευγαλέες ουσίες της φύσης. Το ALPHΑ μελέτησε 300 παγιδευμένα αντιάτομα. Η παγίδευση

αντιατόμων θα επιτρέψει να χαρτογραφηθεί με ακρίβεια το αντιϋδρογόνο, με τη χρήση λέιζερ και την φασματοσκοπία

μικροκυμάτων, έτσι ώστε να μπορεί να συγκριθεί με το άτομο υδρογόνου, το οποίο είναι ένα από τα πιο γνωστά συστήματα της φυσικής. Τυχόν διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης θα πρέπει να γίνει

εμφανής μετά από προσεκτική εξέταση.

6.30 Ενδείξεις ύπαρξης του σωματιδίου Higgs

13 Δεκεμβρίου, 2011

Σε ένα συνέδριο στις 13 Δεκεμβρίου του 2011, οι επιστήμονες των πειραμάτων ATLAS και CMS παρουσίασαν τα συμπεράσματα των

αναζητήσεων τους για το Καθιερωμένο Πρότυπο και το μποζόνιο του Higgs. Τα αποτελέσματά τους, με βάση την ανάλυση των περισσότερο σημαντικών δεδομένων, δείχνουν σημαντική πρόοδο στην αναζήτηση του

μποζονίου Higgs, αλλά δεν είναι σε θέση να κάνουν οποιαδήποτε οριστική δήλωση σχετικά με την ύπαρξη ή μη αυτού. Το βασικό

συμπέρασμα ήταν ότι αν υπάρχει, είναι πιο πιθανό να έχει μια μάζα που περιορίζεται στο εύρος 116 έως 130 GeV από το πείραμα ATLAS και 115-127 GeV από το CMS. Οι ενδείξεις και από τα δύο πειράματα

έδωσαν την ίδια περιοχή μάζας αλλά δεν θεωρείται ότι έγινε η ανακάλυψη του σωματιδίου.

6.31 Ανακοινώνεται το μποζόνιο του Higgs


4, Ιουλίου, 2012

Ανακοινώνεται επίσημα στο CERN, παρουσία του Peter Higgs, η ταυτοποίηση του ομώνυμου μποζονίου, ταυτόχρονα από τα πειράματα

ATLAS και CMS με μάζα στην περιοχή των 125-126 GeV.


7. ΟΙ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΕΣ

7.1 Οι βασικές αρχές ενός επιταχυντή Όλες οι δέσμες σωματιδίων ξεκινάνε από μια πηγή σωματιδίων. Η

απλούστερη πηγή είναι ένα θερμαινόμενο σύρμα, όπως το νήμα μέσα σε μια λάμπα. Αυτό είναι το είδος πηγής που χρησιμοποιούν οι τηλεορά-σεις. Αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια βγαίνουν απ' το σύρμα και επιτα-

χύνονται μέσα στο κενό προς ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο. Ηλε-κτρομαγνητικά πεδία μετακινούν τη δέσμη πάνω στην οθόνη. Τα σημεία

όπου η δέσμη χτυπάει την οθόνη είναι φωτεινά και έτσι δημιουργείται η εικόνα. Ένα παρόμοιο νήμα χρησιμοποιείται και στους γραμμικούς επι-ταχυντές. Οι γραμμικοί επιταχυντές επιταχύνουν τα σωματίδια σε πολύ

υψηλότερες ενέργειες απ' ότι η τηλεόραση, αλλά η αρχή λειτουργίας εί-ναι η ίδια. Στο γραμμικό επιταχυντή, τα σωματίδια επιταχύνονται από

το ένα ηλεκτρόδιο στο επόμενο, κερδίζοντας ενέργεια από το κάθε ηλε-κτρόδιο που περνούν. Ο καθένας στο σπίτι του έχει έναν επιταχυντή, την τηλεόραση. Οι τηλεοράσεις χρησιμοποιούν τις ίδιες αρχές λειτουργίας με

τους επιταχυντές αλλά σε πολύ μικρότερη κλίμακα.

Σε γενικές γραμμές ένας επιταχυντής περιέχει τα εξής μέρη:

Ι) μια πηγή ηλεκτρονίων ή ιόντων

Ο απλούστερος επιταχυντής (καθοδικοί σωλήνες, οθόνες...) • Πηγή σωματιδίων στο μπλέ, ηλεκτρόδιο, επιτάχυνση σε ηλεκτρικό πεδίο και έξοδος

στο κόκκινο ηλεκτρόδιο • Οι Ενέργειες ανάλογες της εφαρμοζόμενης τάσης • Το ρεύμα αυξάνεται εκθετικά για μεγάλες τάσεις δημιουργώνταςσπινθήρες και

απώλεια της τάσης


ΙΙ) ένα διαχωριστή μάζας, δηλαδή ένα μαγνήτη (τοποθετημένο στην έξοδο της πηγής), που αναλύει και διαχωρίζει τα ιόντα ανάλογα με

τη μάζα τους ΙΙΙ) έναν αερόκενο σωλήνα, κατά μήκος του οποίου επιταχύνονται

τα ιόντα ΙV) συνεχές ή εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο για την επιτάχυνση

των φορτισμένων σωματιδίων

V) μαγνήτη που αλλάζει (κατά το επιθυμητό) τη διεύθυνση της τα-χύτητας των φορτισμένων σωματιδίων, όπως επίσης εστιάζει τη δέ-σμη τους

VI) ένα πολύπλοκο σύστημα ελέγχου για όλες τις βαθμίδες λει-τουργίας του επιταχυντή

7.2 Επιταχυντές εναλλασσόμενου δυναμικού

Το χαρακτηριστικό αυτών των επιταχυντών είναι ότι το ηλεκτρικό

πεδίο που επιταχύνει τα φορτισμένα σωματίδια αλλάζει με το χρόνο (ε-ναλλασσόμενο).

Γραμμικός επιταχυντής (linac)

Ένα ηλεκτρικό πεδίο εναλλασσόμενο (με συχνότητα ραδιοκυμά-των) μπορεί να συμβάλλει στην επίτευξη τιμών επιτάχυνσης σωματιδίων, αρκετά μεγαλύτερων από τις αντίστοιχες του στατικού πεδίου.

Ο γραμμικός επιταχυντής (linear accelerator - linac) αποτελεί-

ται από μια σειρά κοίλων μεταλλικών σωλήνων με κοινό κεντρικό άξονα. Οι σωλήνες με μονό αριθμό στη διάταξη,

είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένοι με τον ένα πόλο του δυναμικού, ενώ οι αντί-στοιχοι με ζυγό αριθμό, συνδέονται με

τον άλλο πόλο. Η δέσμη των φορτι-σμένων σωματιδίων περνά μέσα από τους σωλήνες και επιταχύνεται στο

μεσοδιάστημά τους. Οι δυναμι-κές γραμμές του πεδίου είναι πάντα παράλληλες με το διάνυ-

σμα της ταχύτητας κατά τη διάρ-κεια που τα σωματίδια διανύουν μεσοδιαστήματα. Οι δυναμικές

γραμμές του πεδίου γίνονται α-ντι-παράλληλες κατά το διάστη-

μα που τα σωματίδια διανύουν το εσωτερικό των σωλήνων, που δρά ως κλωβός Faraday, δηλαδή εί-

ναι χωρίς ηλεκτρικό πεδίο Όσο τα σωματίδια κερδίζουν ταχύτητα, για να διατηρηθεί ο συγχρονισμός, η απόσταση των σωλήνων μεταξύ τους αυξά-

νεται, όπως αυξάνεται βαθμιαία και το μήκος των σωλήνων. Πρόσθετα εξωτερικά μαγνητικά πεδία κρατούν τη δέσμη των σωματιδίων συγκε-


ντρωμένη. Οι γραμμικοί επιταχυντές επιταχύνουν κυρίως ηλεκτρόνια, που η ταχύτητά τους φτάνει την ταχύτητα του φωτός.

7.3 Επιταχυντές ηλεκτροστατικού πεδίου

Παρέχουν μεγάλη διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο ηλεκτροδίων.

Τα φορτισμένα σωματίδια επιταχύνονται κατά μήκος του πεδίου.

Επιταχυντές συντονισμού

Χρησιμοποιούν εναλλασσόμενο δυναμικό, που φορτίζει τα ηλε-

κτρόδια (δύο στο κύκλοτρο, περισσότερα στον γραμμικό) εναλλάξ, με συ-χνότητα εναρμονισμένη με την ταχύτητα των φορτισμένων σωματιδίων,

έτσι ώστε το κάθε επόμενο ηλεκτρόδιο να έλκει και να επιταχύνει τα σω-ματίδια. Στην επιτάχυνση των σωματιδίων υπάρχει ένα όριο που τίθεται με την

αύξηση της μάζας τους, όπως περιγράφει η θεωρία της σχετικότητας.

7.4 Επιταχυντές συγχρονισμού

Κύκλοτρο

Η συγκράτηση των σωματιδίων γίνεται μέσα σε κενό με ομογενές μαγνητικό πεδίο κάθετο στην τροχιά τους. Αν τα φορτία κινούνταν μόνο υπό την επίδραση του μαγνητικού πεδίου, τότε αυτά θα εκτελούσαν κυ-

κλική κίνηση. Η επιτάχυνση γίνεται από ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο ε-ναλλάσσεται, ώστε αυτά να επιταχυνθούν. Το μαγνητικό πεδίο προσαρ-μόζεται κάθε φορά, ώστε η συχνότητα περιστροφής των σωματιδίων να

συμπίπτει με τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Έ-τσι, η επιτάχυνση δεν είναι συνεχής αλλά περιοδική. Το τελικό αποτέλε-

σμα είναι η επιτάχυνση των σωματιδίων σε μία περίπου σπειροειδής τρο-χιά. Μόλις τα σωματίδια απο-κτήσουν την επιθυμητή ταχύ-

τητα, αυτά θα βγουν έξω από το κύκλοτρο.

Οι ταχύτητες που αναπτύσσο-νται από ένα τυπικό κύκλοτρο

είναι πολύ μεγάλες, αλλά μπορούν να θεωρηθούν με καλή προσέγγιση αρκετά μι-

κρές σε σχέση με το φως, ώστε να χρησιμοποιηθούν οι νόμοι

της κλασσικής μηχανική. Από αυτό επιπλέον συνεπάγεται ότι η συχνότητα περιστροφής

δεν εξαρτάται από την ενέρ-γεια των σωματιδίων. Αν η τα-

χύτητα όμως γίνει πολύ μεγα-


λύτερη, τότε η συχνότητα περιστροφής είναι μικρότερη από αυτήν που προβλέπει η κλασσική μηχανική.

Το κύκλοτρο μαζί με το σύγχοτρο είναι οι πρόγονοι του σύγχρονου επιταχυντή. Αρχικά το κύκλοτρο χρησιμοποιούταν για την επιτάχυνση ελαφρών σωματιδίων. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας πλέον υπάρχει δυ-

νατότητα της επιτάχυνσης αδρονίων από σύγχρονους επιταχυντές. Υπάρ-χουν περίπου έξι τέτοια μηχανήματα ανά τον κόσμο, ενώ ο πιο ισχυρός είναι προς το παρόν ο CERN.

Μέχρι την ανακάλυψη του κυκλότρου η επιτάχυνση των σωματι-δίων γινόταν με γραμμικούς επιταχυντές, όπως είναι καθοδικοί σωλήνες.

Το κύκλοτρο παρουσίαζε τα εξής πλεονεκτήματα: Διαστάσεις: Λόγω της συγκράτησης των σωματιδίων, το κύκλοτρο μπορούσε να συγκρατήσει τα σωματίδια σε έναν συγκεκριμένο χώρο, ενώ

οι γραμμικοί επιταχυντές απαιτούσαν ένα μήκος. Για αντιστάθμισμα στους γραμμικούς επιταχυντές χρησιμοποιούνταν υψηλές τάσεις.

Μικρές τάσεις: Ίσως είναι η σημαντικότερη διαφορά, αφού το κύ-κλοτρο είχε το ίδιο αποτέλεσμα με τουλάχιστον 300 φορές λιγότερη τά-ση.

Μικρότερες απώλειες φορτισμένων σωματιδίων, γιατί το κύκλοτρο τα συ-γκρατούσε με μαγνητικό πεδίο. Ακρίβεια στην εξερχόμενη δέσμη: Η ακρίβεια της ακτίνας σωματι-

δίων του κυκλότρου ήταν μικρότερη του ενός χιλιοστού, ιδανική για πει-ράματα.

Το κύκλοτρο, λοιπόν, αύξησε θεαματικά την απόδοση των επιτα-χυντών στην εποχή του.

Σύγχροτρο Το σύγχροτρο έχει την ίδια αρχή λειτουργίας με το κύκλοτρο. Η διαφορά είναι ότι, επειδή οι ταχύτητες των σωματιδίων είναι συγκρίσιμες

με αυτήν του φωτός, η συχνότητα περιστροφής μεταβάλλεται και έτσι με-ταβάλλεται συγχρόνως και η συχνότητα του ηλεκτρικού πεδίου που επι-

ταχύνει τα σωματίδια.

Βήτατρο Είναι επιταχυντής ηλεκτρονίων (ακτίνες βήτα). Η λειτουργία τους

στηρίζεται στην παρακάτω αρχή που διατύπωσε ο Μάξγουελ. Κάθε μετα-βαλλόμενο μαγνητικό πεδίο δημι-ουργεί γύρω του ηλεκτρικό πεδίο.

Το βήτατρο αποτελείται από αερόκε-νο γυάλινο σωλήνα, σε σχήμα δα-κτυλίου, μέσα στον οποίο φέρονται

τα ηλεκτρόνια που πρόκειται να επι-ταχυνθούν. Ο σωλήνας βρίσκεται

ανάμεσα στους πόλους ενός ηλε-κτρομαγνήτη, που δημιουργεί μετα-βαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι πό-


λοι του ηλεκτρομαγνήτη είναι διαμορφωμένοι έτσι, ώστε να δημιουργεί δύο μαγνητικά πεδία. Το ένα, που ονομάζεται "οδηγό μαγνητικό πεδίο",

αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να γράψουν κυκλικές τροχιές. Το άλλο, που λέ-γεται "κεντρικό μαγνητικό πεδίο", μεταβαλλόμενο δημιουργεί στρόβιλο

ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο επιταχύνει τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια επι-ταχυνόμενα τείνουν να γράψουν τροχιές με μεγαλύτερη ακτίνα, ταυτό-χρονα όμως αυξάνει και το οδηγό μαγνητικό πεδίο και έτσι τα ηλεκτρό-

νια αναγκάζονται να γράψουν πάντα την ίδια τροχιά. Τα ηλεκτρόνια επι-ταχύνονται μόνο κατά το πρώτο 1/4 της περιόδου του εναλλασσόμενου ρεύματος που τροφοδοτεί τον ηλεκτρομαγνήτη. Η χρονική αυτή διάρκεια

είναι αρκετή, για να δώσει στα ηλεκτρόνια σημαντική ενέργεια. Τότε, με απότομη αύξηση της έντασης του κε-

ντρικού πεδίου, διαστέλλεται η τροχιά και τα ηλεκτρόνια κτυπούν το στόχο. Δηλαδή ο βομβαρδισμός του στόχου γί-

νεται με ριπές ηλεκτρονίων. Με το βήτα-τρο τα ηλεκτρόνια μπορούν να αποκτή-

σουν ενέργεια το πολύ 500 εκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ (500 ΜeV).


7.5 Το σύμπλεγμα των επιταχυντών του CERN Το σύμπλεγμα των επιταχυντών του CERN είναι το πλέον περίπλοκο του

κόσμου και είναι αποτέλεσμα σημαντικής οικονομικής επένδυσης. Περι-λαμβάνει επιταχυντές καθώς και επιταχυντές συγκρουόμενων δεσμών και μεταχειρίζεται δέσμες ηλεκτρονίων, ποζιτρονίων, πρωτονίων, και "βα-

ρέων" ιόντων (πυρήνες ατόμων, π.χ. οξυγόνου, θείου και μολύβδου). Κά-θε είδος σωματιδίου παράγεται με διαφορετικό τρόπο, αλλά στη συνέχεια

επιταχύνεται διαδοχικά με παρόμοιο τρόπο, κινούμενο από μία μηχανή σε άλλη. Τα πρώτα στάδια παρέχονται συνήθως από γραμμικούς επιτα-χυντές τους οποίους διαδέχονται μεγαλύτερες κυκλικές μηχανές. Το

CERN διαθέτει συνολικά 10 επιταχυντές.

Ο επιταχυντής που λειτούργησε πρώτος στο CERN, το συγχρο-κύκλοτρο, κατασκευάσθηκε στα 1954, παράλληλα με το σύγχροτρο πρω-

τονίων (SP). Το (SP) αποτελεί σήμερα την σπονδυλική στήλη της μονάδας παραγωγής σωματιδίων του CERN, τροφοδοτώντας άλλους επιταχυντές με διαφορετικά είδη σωματιδίων. Η δεκαετία του '70 αντίκρισε την κατα-

σκευή του SPS, στο οποίο επιτεύχθηκε το βραβευμένο με Nobel έργο στη δεκαετία του '80. Το SPS συνεχίζει να παρέχει δέσμες σωματιδίων για

πειράματα και αποτελεί επίσης τον τελικό συνδετικό κρίκο στην αλυσίδα των επιταχυντών που παρέχουν δέσμες σωματιδίων για την 27 χιλιομέ-


τρων μηχανή LEP. Η επόμενη μεγάλη μηχανή του CERN, είναι ο μεγά-λος επιταχυντής συγκρουόμενων δεσμών αδρονίων (LHC).

O LEAR - LEIR

O Low Energy Anti-Proton Ring, LEAR (δακτύλιος χαμηλής ενέργειας αντιπρωτο-

νίων) ήταν μια διάταξη που σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε στο CERN για επιταχύνει και να

αποθηκεύσει αντιπρωτόνια, ώ-στε να δοθεί η δυνατότητα να

μελετηθούν οι ιδιότητες της α-ντιύλης και να δημιουργηθούν άτομα αντιυδρογόνου. Το πεί-

ραμα κατασκευάστηκε το 1982 και λειτούργησε μέχρι το 1996,

όταν μετατράπηκε στο Low En-ergy Ion Ring –LEIR, ο οποίος χρησιμοποιείται για την αρχική

επιτάχυνση ιόντων ή πρωτονίων. Συγκεκριμένα, ο επιταχυντής ιόντων χαμηλής ενέργειας LEIR εί-ναι ένα τέτοιο μικρό σύγχροτρο που λειτουργεί στο CERN και δεν λει-

τουργεί καθόλη τη διάρκεια της ημέρας. Με περίμετρο μόλις 78 μέτρων χρησιμοποιείται πρωτίστως ως ενδιάμεσος επιταχυντής ιόντων μολύβδου,

τα οποία αφού δεχτεί από το γραμμικό επιταχυντή LINAC 3, τα χωρίζει σε 4 δέσμες χαμηλών ενεργειών, και τα προωθεί στους μεγαλύτερους ε-πιταχυντές, το μήκους 7 χιλιομέτρων σύγχροτρο SPS και τον επιταχυντή

αδρονίων LHC, που έχει περιφέρεια 27 χιλιομέτρων. Το LEIR, για να καλύψει τις ανάγκες του μεγαλύτερου επιταχυντή στο CERN, του LHC, δε χρειάζεται παρά 10 λεπτά λειτουργίας, γεγονός που υποδεικνύει πως

υπάρχουν πολλά περιθώρια για περαιτέρω αξιοποίησή του. Ο LEIR είναι ο μόνος από τους επιταχυντές του CERN που είναι

στην επιφάνεια του εδάφους.

Το σύμπλεγμα του PS: ο τροφοδότης των μεγάλων επιταχυντών

Το σύγχροτρο πρωτονίων (PS) είναι ο παλαιότερος και πιο περί-πλοκος επιταχυντής του CERN. Το PS ολοκληρώθηκε στα 1959 και έ-

κτοτε λειτουργεί συνεχώς. Με διάμετρο 200 μέτρα και τελική ενέργεια 28 GeV, αποτελούσε κάποτε τον ισχυρότερο επιταχυντή του κόσμου. Έκτοτε το PS τροποποιήθηκε αρκετά και προσαρμόσθηκε στο αυξανόμε-

νης περιπλοκότητας σύστημα επιταχυντών του CERN. Σήμερα, το σύ-μπλεγμα Ps μπορεί να επιταχύνει όλα τα σταθερά και ηλεκτρικά φορτι-

σμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια, πρωτόνια), τα αντι-σωματίδια τους (ποζι-τρόνια, αντι-πρωτόνια) και διαφορετικά είδη βαρέων ιόντων (οξυγόνου, θείου, ή ακόμη και μολύβδου).


Αυτά τα σωματίδια παράγο-

νται από πηγές ιόντων: τα πρωτόνια αποκτώνται από

αέριο υδρογόνου χρησιμο-ποιώντας ένα "δυοπλάσμα-τρο", τα ηλεκτρόνια αποσπώ-

νται από τις επιφάνειες με-τάλλων με "πυροβόλα ηλε-κτρονίων" και από τις στοι-

βάδες ηλεκτρονίων των ατό-μων μολύβδου με πηγές "συ-

ντονισμού ηλεκτρονίου κυ-κλότρου (ECR)".

Το πρώτο στάδιο επιτάχυνσης πραγματοποιείται σε γραμμικό επι-ταχυντή (Linac). Κάθε είδος σωματιδίων διαθέτει το δικό του στάδιο επι-

τάχυνσης. Αυτό σιμβαίνει λόγω των διαφορετικών μαζών τους - ένα ιόν μολύβδου είναι περίπου 200 φορές βαρύτερο από ένα πρωτόνιο, και σχεδόν 400.000 φορές βαρύτερο από ένα ηλεκτρόνιο. Οι τελικές ενέργει-

ες είναι 500 MeV για τα ηλεκτρόνια, 50 MeV για τα πρωτόνια και 4,2 MeV/νουκλεόνιο για ιόντα μολύβδου (Mb).

Για δέσμες πρωτονίων και βαρέων ιόντων ακολουθεί ένας

"προωθητής" συγχρότρου ε-νέργειας 1,0 GeV ώστε να αυ-ξηθεί η ενέργεια που προηγεί-

ται της έγχυσης στον PS. Τα ηλεκτρόνια αρχικά αποθηκεύονται και επι-ταχύνονται περαιτέρω στον δακτύλιο του "συσσωρευτή ηλεκτρονίων - πο-ζιτρονίων (EPA)". Τα αντι-ηλεκτρόνια (ποζιτρόνια) παράγονται σε συ-

γκρούσεις μιας δέσμης ηλεκτρονίων με στόχο βαρέως μετάλλου και κα-τόπιν αποθηκεύονται και επιταχύνονται επίσης στον EPA.

Το Υπερσύγχροτρο Πρωτονίων (SPS)

Το Υπερσύγχροτρο πρωτονίων είναι ένας κυκλικός επιταχυντής, περιμέτρου 6 km και βρίσκεται εγκατεστημένος κάτω από το έδαφος.

Αρχικά, κατασκευάσθηκε για την επιτάχυνση πρωτονίων - την οποία και συνεχίζει να πραγματοποιεί - αλλά έκτοτε έ-χει λειτουργήσει ως επιταχυντής συγκρουό-

μενων δεσμών πρωτονίων - αντι-πρωτονίων, ως επιταχυντής βαρέων ιόντων και ως τρο-φοδότης ηλεκτρονίων/ποζιτρονίων για τον

LEP. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του ως επιταχυντή συγκρουόμενων δεσμών πρω-

τονίων - αντι-πρωτονίων, στη δεκαετία του '80, χάρισε στο CERN μία από τις σπουδαιότερες στιγμές του - την πρώτη παρατήρηση των σωματιδίων W και Z, φορέων της ασθενούς αλληλεπίδρασης.


Το SPS μπορεί επίσης να επιταχύνει ιόντα μολύβδου σε ενέργεια 170 GeV ανά νουκλεόνιο. Ας σημειωθεί ότι στον πυρήνα του μολύβδου

υπάρχουν 208 νουκλεόνια.

Ο Large Hadron Collider (LHC) Ο Large Hadron Collider (LHC) είναι η μεγαλύτερος και πιο ισχυ-

ρός επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο. Πρωτολειτούργησε στις 10 Σε-πτεμβρίου 2008 και παραμένει η τελευταία προσθήκη στο CERN

στο συγκρότημα των επιταχυντών. Ο LHC αποτελείται από ένα δα-

κτύλιο 27-χιλιομέτρων που βρί-σκεται σε μέσο βάθος 100 μέτρων από την επιφάνεια τους εδάφους.

Ένα μεγάλο πλήθος υπεραγώγι-μων μαγνητών επιταχύνουν αλλά

και εστιάζουν την δέσμη των πρω-τονίων. O LCH επιτυγχάνει ενέρ-

γεια κάθε δέσμης περίπου 4TeV, άρα κατά την σύγκρουση των πρωτονί-

ων 8TeV στο κέντρο μάζας. Σήμερα έχει σταματήσει η λειτουργία του με σκοπό την αναβάθμισή του έτσι ώστε να πετύχουμε ενέργειες 14TeV στο κέντρο μάζας, όπως αρχικά είχε σχεδιαστεί.

Στο εσωτερικό του επιταχυντή, δύο δέσμες σωματιδίων υψηλής

ενέργειας ταξιδεύουν σε κοντά στην ταχύ-τητα του φωτός, πριν συγκρουστούν. Οι δέσμες ταξιδεύουν σε αντίθετες κατευθύν-

σεις σε ξεχωριστούς σωλήνες και διατη-ρούνται σε υπερβολικά υψηλό κενό . Κα-θοδηγούνται γύρω από το δακτύλιο του

επιταχυντή με ένα ισχυρό μαγνητικό πε-δίο. Οι ηλεκτρομαγνήτες κατασκευάζονται

από σπείρες ειδικών ηλεκτρικών καλωδίων που λειτουργούν σε ένα υπεραγώγιμο κατάσταση, για να διέρχεται το η-λεκτρικό ρεύμα χωρίς αντίσταση ή απώλεια ενέργειας. Αυτό απαιτεί την

ψύξη των μαγνητών σε -271,3 °C, θερμοκρασία ψυχρότερη από το εξωτι-κό διάστημα . Για το λόγο αυτό, ένα

μεγάλο μέρος του επιταχυντή είναι συνδεδεμένο σε ένα σύστημα διανο-μής του υγρού ηλίου, το οποίο ψύχει

τους μαγνήτες, καθώς. Χιλιάδες μαγνήτες διαφορετι-

κών ποικιλιών και μεγεθών που χρη-σιμοποιούνται για να κατευθύνουν τις

ακτίνες γύρω από τον επιταχυντή. Αυ-τές περιλαμβάνουν 1232 μαγνητικά

δίπολα 15 μέτρων, τα οποία καμπυλώνουν την δέσμη πρωτονίων, και


392 μαγνητικά τετράπολα, καθεμία μήκους 5-7 μέτρων, τα οποία εστιά-ζουν τη δέσμη. Ακριβώς πριν από την σύγκρουση, ένας άλλος τύπος μα-

γνήτη χρησιμοποιείται για να συμπιέσει τα σωματίδια πλησιέστερα μεταξύ τους

για να αυξήσει τις πιθανότητες συ-γκρούσεων. Τα σωματίδια είναι τόσο μι-κροσκοπικά που η αποστολή να συ-

γκρουστούν είναι παρόμοια με το να ε-κτοξεύσουμε δύο βελόνες από απόσταση 10 χιλιόμετρα με τέτοια ακρίβεια που

να συγκρουστούν μετωπικά στο μέσο της απόστασης.

Όλα τα όργανα ελέγχου για τον επιταχυντή και της υλικοτεχνικής υποδομής στεγάζονται στο κέντρο ελέγχου του CERN. Από εδώ, οι ακτί-

νες στο εσωτερικό του LHC συγκρούονται σε τέσσερα σημεία γύρω από το δακτύλιο του επιταχυντή, που αντιστοιχούν στις θέσεις των τεσσάρων α-

νιχνευτών σωματιδίων ATLAS , CMS , ALICE και LHCb. Κινδυνεύουμε από τον LHC;

Ο LHC, μπορεί να επιτυγχάνει ενέργεια σωματιδίων που κανένας άλλος επιταχυντής δεν έχει πετύχει ποτέ, αλλά η φύση, αλλά φύση παράγει

συστηματικά υψηλότερες ενέργειες σε συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων. Οι ανησυχίες σχετικά με την ασφάλεια του και ό, τι μπορεί να δημιουρ-

γηθεί σε τέτοιες συγκρούσεις υψηλής ενέργειας σωματιδίων έχουν αντι-μετωπιστεί εδώ και πολλά χρόνια. Υπό το φως των νέων πειραματικών δεδομένων και με θεωρητική μελέτη, μια ομάδα ανεξάρτητων επιστημό-

νων που αποτελούν την Ασφάλεια Αξιολόγησης (LSAG) έχει μελετήσει την ασφάλεια του πειράματος. Η LSAG επιβεβαιώνει ότι οι συγκρούσεις δεν παρουσιάζουν κανέ-

να κίνδυνο και ότι δεν υπάρχουν λόγοι ανησυχίας. Ό, τι κάνει ο LHC το έχει κάνει φύση ήδη κάνει πολλές φορές κατά τη διάρκεια ζωής της Γης

και άλλων αστρονομικών σωμάτων. Αυτό που οι επιστήμονες κάνουν εί-ναι να παρατηρούν τις συ-γκρούσεις.

Ο LHC, όπως και οι άλ-λοι επιταχυντές σωματιδίων,

αναπλάθει τα φυσικά φαινόμε-να των κοσμικών ακτίνων υπό ελεγχόμενες εργαστηριακές

συνθήκες, δίνοντάς τους τη δυ-νατότητα να μελετηθούν με περισσότερες λεπτομέρειες. Οι

κοσμικές ακτίνες είναι σωματίδια που παράγονται στο διάστημα, μερικά από τα οποία επιταχύνονται σε ενέργειες που υπερβαίνουν κατά πολύ

εκείνες του LHC. Η ενέργεια και ο ρυθμός με τον οποίο θα φθάσουν την ατμόσφαιρα της Γης, έχουν μετρηθεί σε πειράματα για περίπου 70 χρό-νια. Κατά τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια, η φύση έχει ήδη δημι-


ουργήσει στη Γη πολλές συγκρούσεις, όπως περίπου ένα εκατομμύριο πειράματα του LHC - και ο πλανήτης εξακολουθεί να υφίσταται.

Στο Σύμπαν δημιουργούνται μαύρες τρύπες, όταν ορισμένα αστέ-ρια, πολύ μεγαλύτερα από τον ήλιο μας, καταρρέουν στον εαυτό τους,

στο τέλος της ζωής τους. Συγκεντρώνεται ένα πολύ μεγάλο ποσό της ύλης σε ένα πολύ μικρό χώρο. Εικασίες για μικροσκοπικές μαύρες τρύπες που δημιουργούνται στον LHC, αναφέρονται σε σωματίδια που παράγο-

νται στις συγκρούσεις των ζευγών πρωτονίων, καθένα από τα οποία έχει μια ενέργεια συγκρίσιμη με εκείνη ενός κουνουπιού κατά την πτήση. Οι

αστρονομικές μαύρες τρύπες είναι

πολύ βαρύτερες από οτιδήποτε άλλο που θα μπορούσε να παρα-

χθεί στο LHC. Υπάρχουν, ωστόσο, ορισμένες θε-ωρίες που προβλέπουν την παρα-

γωγή σωματιδίων στον LHC, τα οποία θα μπορούσαν να δημιουρ-

γήσουν μαύρες τρύπες. Επίσης όμως προβλέπουν ότι τα σωματί-δια αυτά διαλύονται αμέσως. Οι

Μαύρες τρύπες, ως εκ τούτου, δεν θα έχουν χρόνο για να αρχίσει να

συσσωρεύουν ύλη και να προκαλέσουν μακροσκοπικές επιπτώσεις.

Από αυτή την μικρή κόκκινη φιάλη που πε-ριέχει Η2, προέρχονται τα πρωτόνια που

επιταχύνονται στο σύμπλεγμα επιταχυντών του CERN



8. ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ

8.1 Πώς βλέπουμε τα σωματίδια;

Η βασική ιδέα λειτουργίας των ανιχνευτών σωματιδίων επεξηγείται στο παρακάτω παράδειγμα:

1.Ένα αόρατο λεωφορείο προκαλεί μια σειρά από

καταστροφές κατά το πέρα-σμά του μέσα από ένα χω-ριό.

2.Οι ένοικοι των κατε-

στραμμένων σπιτιών τρέ-χουν στο πλησιέστερο τη-λέφωνο για να ειδοποιή-

σουν την αστυνομία. 3.Η αστυνομία καταγράφει

τη θέση και τον χρόνο των κλήσεων.

4. Από το χρόνο που μεσολάβησε μέχρι να γίνουν τα τηλεφωνήματα και από τη θέση των τηλεφώνων γίνεται ο εντοπισμός των καταστροφών και

ανασυντίθεται η πορεία του λεωφορείου.

Πώς λειτουργούν οι ανιχνευτές σωματιδίων;

Οι ανιχνευτές καταγράφουν τα ίχνη της τροχιάς των μικροσκοπικών σω-ματιδίων.

1. Ένα σωματίδιο διέρ-χεται από τον ανιχνευτή, συ-

γκρούεται με άτομα και απο-βάλλει από αυτό ηλεκτρόνια.

2. Τα ηλεκτρόνια έλκονται από το πλησιέστερο θετικά φορτι-

σμένο σύρμα. 3. Ο ηλεκτρικός παλμός στο

καλώδιο ενισχύεται και οδηγεί-ται στον υπολογιστή.

4. Από τη θέση του σύρματος


και το χρόνο άφιξης του σήματος, ο υπολογιστής εντοπίζει τη θέση της σύγκρουσης.

8.2 Εισαγωγή στους ανιχνευτές Όταν δύο σωματίδια μεγάλης ενέργειας συγκρούονται τότε μπο-

ρούν να δημιουργηθούν οι ειδικές συνθήκες που χρειαζόμαστε είτε για να εξερευνήσουμε την δομή της ύλης είτε για να δημιουργηθεί νέα μορ-

φή ύλης. Για να παρατηρήσουμε και να αναγνωρίσουμε είτε τα γνωστά σωματίδια είτε τις νέες μορφές ύλης, χρειαζόμαστε πολύ εξειδικευμένους ανιχνευτές. Ο ανιχνευτής που βρίσκεται κοντά στο σημείο σύγκρουσης

μπορεί να “δει” τις τροχιές των σωματιδίων που παράγονται από την σύ-γκρουση.

Οι σημερινοί ανιχνευτές είναι σύνθετοι και περιλαμβάνουν πολλά επιμέρους τμήματα ανιχνευτών. Οι σκοποί του συνθέτου ανιχνευτικού

συστήματος είναι οι εξής:

να αναγνωρίσουν τα σωματίδια

να μετρήσουν την ενέργειά τους να μετρήσουν την διεύθυνσή τους.

Ξέροντας το είδος των παραγομένων σωματιδίων, την ενέργεια και την διεύθυνσή τους μπορούμε να εξάγουμε συμπεράσματα για τα μυστι-

κά του μηχανισμού σύγκρουσης και για την δομή της ύλης. Τα επιμέρους τμήματα του ανιχνευτή είναι τοποθετημένα σε τέτοια

στρωματική διάταξη ώστε τα παραγόμενα σωματίδια να διασχίζουν τα δι-αφορετικά στρώματα. Το κάθε επιμέρους τμήμα του ανιχνευτή συνήθως επιτελεί και ένα εξειδικευμένο έργο. Συνδυάζοντας την πληροφορία από

όλα τα επιμέρους τμήματα μπορούμε να ανακατασκευάσουμε την λε-πτομερή εικόνα για το τι συνέβη στην σύγκρουση των σωματιδίων. Υπάρ-χουν τρία κύρια είδη ανιχνευτών:

Ανιχνευτές τροχιών για να υπολο-

γίσουν και να ανακατασκευάσουν τις τροχιές των φορτισμένων σωματιδίων που τους διασχίζουν. Συσκευές ε-

ντοπισμού αποκαλύπτουν τις τροχιές των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματι-δίων καθώς περνούν μέσα και να

αλληλεπιδρούν με κατάλληλες ουσί-ες. Οι περισσότερες συσκευές παρα-

κολούθησης δεν παρατηρούν άμεσα ορατές τροχιές σωματιδίων, αλλά κα-ταγράφει μικροσκοπικά ηλεκτρικά

σήματα που δημιουργούνται καθώς τα σωματίδια κινούνται μέσω της συσκευής. Ένα πρόγραμμα ηλεκτρονικού υπολογιστή, στη συνέχεια, α-

ναδομεί τα καταγεγραμμένα σήματα και συνθέτει την τροχιά.


Θερμιδόμετρα (καλορίμετρα) για να υπολογίσουν την ενέργεια των ου-δετέρων και φορτισμένων σωματιδίων. Συχνά τα θερμιδόμετρα σταματούν τα σωματίδια (απορροφούν την ενέργειά τους). Διαφορετικά είδη θερμι-

δομέτρων χρησιμοποιούνται για ηλεκτρόνια και φωτόνια και διαφορετικά για πρωτόνια, νετρόνια και πιόνια ή άλλα σωματίδια φτιαγμένα από quark (αδρόνια).

Ανιχνευτές μιονίων για να ανιχνεύσουν τα μιόνια. Συνήθως τα μιόνια - επειδή εί-

ναι τα σωματίδια που μπορούν να διασχί-σουν τα διαφορετικά στρώματα ανιχνευ-τών και να φτάσουν στους ανιχνευτές που

είναι απομακρυσμένοι από το σημείο σύ-γκρουσης - εκδηλώνουν την παρουσία με ένα σήμα σε ένα εξωτερικό ανιχνευτή. Τα

νετρίνα, είναι τα μόνα σωματίδια που δι-αφεύγουν από όλους τους ανιχνευτές και

ο μόνος τρόπος διαπίστωσης της παρου-σίας τους είναι από την μη διατήρηση ει-σερχομένης και εξερχομένης ενέργειας

και ορμής.

Τα σωματίδια που παράγονται στις συγκρούσεις συνήθως κινού-νται σε ευθύγραμμες τροχιές, αλλά υπό την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου οι τροχιές τους καμπυλώνονται. Ηλεκτρομαγνήτες γύρω από ανι-

χνευτές σωματιδίων δημιουργούν μαγνητικά πεδία για να εκμεταλλευ-τούμε αυτό το αποτέλεσμα. Οι φυσικοί μπορούν να υπολογίσουν την ορ-μή ενός σωματιδίου - μια ένδειξη για την ταυτότητά του - από την κα-

μπυλότητα της τροχιάς του: σωματίδια με μεγάλη ορμή κινούνται σε σχεδόν ευθείες γραμμές, ενώ αυτά με πολύ μικρή ορμή διαγράφουν σε

στενές σπείρες μέσα στον ανιχνευτή.


Πιο κάτω βλέπετε μια σχηματική εικόνα του πώς διαφορετικά σω-ματίδια αλληλεπιδρούν με διαφορετικά τμήματα του ανιχνευτή.


8.3 Δομή και Λειτουργία του Ανιχνευτή ATLAS Εδώ, θα ασχοληθούμε με τη δομή του ανιχνευτή ATLAS καθώς και πώς τα σωματίδια αλληλεπιδρούν με το υλικό του ανιχνευτή, ώστε να

ανιχνευθούν. Ο ανιχνευτής ATLAS (αρκτικόλεξο του A Toroidal LHC

ApparatuS, δηλαδή μια δακτυλιοειδής συσκευή του LHC) ανιχνεύει τα προϊόντα της σύγκρουσης των πρωτονίων. Στο κέντρο του ATLAS, συ-γκρούονται δύο δεσμίδες πρωτονίων (με 100 δισεκατομμύρια πρωτόνια η

κάθε μια), οι οποίες έχουν ήδη επιταχυνθεί με αντίθετες κατευθύνσεις μέσα στον επιταχυντή LHC. Κατά τη σύγκρουση τα πρωτόνια μιας δέ-

σμης μπορεί να αλληλεπιδράσουν ασθενώς με αυτά της άλλης δέσμης (οπότε απλά αλλάζουν πορεία), αλλά μπορεί επίσης να αλληλεπιδράσουν ισχυρά, να "σπάσουν" (δηλαδή να μην αναγνωρίζονται πλέον ως πρωτό-

νια). Στη δεύτερη περίπτωση δημιουργούνται νέα σωματίδια. Από την πληροφορία των νέων σωματιδίων, οι φυσικοί μπορούν να περιγράψουν τα φυσικά φαινόμενα που συνέβησαν κατά τη σύγκρουση. Φυσικά, η

πληροφορία αυτή είναι αξιοποιήσιμη όταν γίνει κατανοητή η λειτουργία του ανιχνευτή. Οπότε, ας εστιάσουμε τώρα στο θέμα αυτό.

Γενική περιγραφή

Ο ανιχνευτής ATLAS έχει πολλαπλούς στόχους. Χρησιμοποιείται στο Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) με σκοπό να δώσει νέες επεξη-γήσεις που αφορούν στη δημιουργία και τη δομή του σύμπαντος. Με τη

βοήθεια του ATLAS οι φυσικοί προσδοκούν να ανιχνεύσουν νέα σωματί-δια που παράγονται κατά τις συγκρούσεις των πρωτονίων και να καθορί-

σουν τις ιδιότητές τους: την ορμή, την ενέργεια, το φορτίο κ.λπ. Γι' αυτό


το σκοπό, ο ανιχνευτής που φτιάχτηκε έχει τεράστιες διαστάσεις: ένας κύλινδρος με 44 μέτρα μήκος και 25 μέτρα διάμετρο βάσης. Αποτελείται

από διαφορετικά ανιχνευτικά τμήματα, το καθένα με συγκεκριμένο σκο-πό. Διευθετούνται σε μια δομή που μοιάζει με φλοίδες κρεμμυδιού που

τυλίγονται γύρω από τον σωλήνα που κυκλοφορούν οι δέσμες.

Ανιχνευτές τροχιάς

Οι ανιχνευτές τροχιάς ανιχνεύουν σωματίδια που έχουν ηλεκτρικό φορτίο, υπολογίζοντας τη θέση του σωματιδίου σε διαφορετικές χρονικές

στιγμές. Το μαγνητικό πεδίο που επικρατεί στο χώρο των ανιχνευτών υ-ποχρεώνει σε καμπύλωση τις τροχιές των φορτισμένων σωματιδίων. Από αυτή την καμπύλωση μπορεί να καθοριστεί η ορμή και το φορτίο του

σωματιδίου. Η αλληλεπίδραση των σωματιδίων με τα υλικά του ανιχνευ-τή είναι πολύ μικρή. Επομένως, πολύ μικρό ποσοστό της ενέργειας του σωματιδίου εναποτίθεται στους ανιχνευτές τροχιάς.

Τα θερμιδόμετρα

Στο ηλεκτρομαγνητικό θερμιδόμετρο (LAr electromagnetic barrel), ανιχνεύονται σωματίδια και αντισωματίδια που αλληλεπιδρούν

ηλεκτρομαγνητικά. Αυτά είναι κυρίως ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια και φωτό-νια. Η συνολική ενέργεια του σωματιδίου απορροφάται από τον ανιχνευ-τή και μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητικό σήμα. Η ισχύς αυτού του σή-

ματος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ενέργειας του σωματιδίου.


Στο αδρονικό θερμιδόμετρο (Tile barrel), ανιχνεύονται σωματί-

δια που αλληλεπιδρούν μέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Τα σωματί-δια αυτά ονομάζονται αδρόνια και συγκροτούνται από κουάρκ. Ο τρόπος

ανίχνευσης είναι παρόμοιος με αυτόν του ηλεκτρομαγνητικού θερμιδό-μετρου. Τα υλικά, όμως, που χρησιμοποιούνται για το αδρονικό θερμι-δόμετρο είναι μεγαλύτερης πυκνότητας, για την επίτευξη της επιθυμητής

απορρόφησης.

Ανιχνευτής μιονίων Τα μιόνια εναποθέτουν μικρό τμήμα της ενέργειάς τους στα θερ-

μιδόμετρα και είναι τα μόνα σωματίδια που διαπερνούν όλες τις στρώσεις του ανιχνευτή ATLAS. Γι' αυτό το λόγο, οι θάλαμοι μιονίων, που ανι-χνεύουν τα μιόνια, είναι τοποθετημένοι στο πλέον εξωτερικό τμήμα του

ATLAS. Στην περιοχή των θαλάμων αυτών υπάρχει ένα επιπλέον μαγνη-τικό πεδίο για τον πιο ακριβή προσδιορισμό (από ότι στους ανιχνευτές

τροχιάς) της ορμής των μιονίων. Το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από τεράστια δακτυλιοειδή πηνία (toroidal, εξ ου και το γράμμα Τ στο ακρω-νύμιο ATLAS). Οι θάλαμοι μιονίων αποτελούνται από χιλιάδες μακρύς

σωλήνες που περιέχουν αέριο. Στη μέση, κατά μήκος κάθε σωλήνα, βρί-σκεται ένα σύρμα. Τα προσπίπτοντα μιόνια ιονίζουν το αέριο των θαλά-

μων και παράγουν ελεύθερα φορτία που κατευθύνονται είτε προς το σύρμα ή προς το εξωτερικό τοίχωμα του θαλάμου (όπου και τελικά προ-σπίπτουν), λόγω της υψηλής διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού που επι-

κρατεί ανάμεσα στο σύρμα και το εξωτερικό τοίχωμα. Αυτή η διεργασία δημιουργεί ένα αναγνώσιμο ηλεκτρικό σήμα.



8.4 Δομή και Λειτουργία του Ανιχνευτή CMS Ο ανιχνευτής CMS 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 όρ-

γανα 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 ξεκι-νώντας στο τέλος του 2007. Για το CMS συνεργάζονται 37 κράτη, 155 ινστιτούτα 2000 επιστήμονες,

από τους οποίους 450 φοιτητές.

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 επι-στήμονες 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.

Ανιχνευτής Tροχιών Λεπτά διαχωρισμένοι αισθητήρες πυριτίου (σε

μορφή λωρίδων ή ψηφίδων) επιτρέπουν την ανί-χνευση της τροχιάς και τη μέτρηση της ορμής των φορτισμένων σωματιδίων. Επίσης αποκαλύπτουν

τα σημεία στα οποία διασπώνται τα ασταθή σωμα-τίδια με μεγάλη διάρκεια ζωής.

Ηλεκτρομαγνητικό θερμιδόμετρο Περίπου 80000 κρύσταλλοι από κράμα μολύ-βδου-βολφραμίου (PbWO4)

χρησιμοποιούνται για την ακριβή μέτρηση της ενέργειας ηλεκτρονίων και φωτονίων. Ένας ανι-χνευτής “προεντοπισμού ηλεκτρονικών καταιγι-

σμών”, βασισμένος σε αισθητήρες πυριτίου, συμ-βάλλει στην ταυτοποίηση των σωματιδίων στις βά-

σεις του κυλινδρικού θερμιδόμετρου.


Αδρονικό θερμιδόμετρο

Στρώματα πυκνού υλικού (από ορείχαλκο ή χά-λυβα), εναλλασσόμενα με πλαστικούς σπινθηρι-

στές ή κρυσταλλικές ίνες, επιτρέπουν τον καθο-ρισμό της ενέργειας των αδρονίων, δηλαδή, σω-ματιδίων όπως τα πρωτόνια, νετρόνια και πιόνια.

Υπεραγώγιμο Σωληνοειδές

Η διέλευση ρεύματος έντασης 20 000A διαμέσου ενός πηνίου από υπεραγώγιμο νιόβιο-τιτάνιο μή-

κους 13m και διαμέτρου 6m, το οποίο ψύχεται στους -270°C, παράγει μαγνητικό πεδίο έντασης 4T (100 000 φορές ισχυρότερο από αυτό της γης).

Αυτό το πεδίο κάμπτει τις τροχιές των φορτισμέ-νων σωματιδίων, επιτρέποντας το διαχωρισμό τους

και τη μέτρηση της ορμής τους. Ανιχνευτές Mιονίων

Για την ταυτοποίηση των μιονίων (που ουσιαστι-κά είναι βαριά ηλεκτρόνια) και τη μέτρηση της ορμής τους, το CMS χρησιμοποιεί τρεις τύπους

ανιχνευτών: σωληνωειδείς θαλάμους ολίσθησης, θαλάμους καθοδικών λωρίδων και θαλάμους α-

γώγιμων επιφανειών.

Αναγνώριση των Ιχνών Τα νέα σωματίδια που τυχόν ανακαλυφθούν στο CMS είναι κατά κανόνα

ασταθή και διασπώνται ταχύτατα σε μια σειρά ελαφρύτερων, πιο σταθε-ρών και πιο γνωστών σωματιδίων. Σωματίδια που διαπερνούν το CMS

αφήνουν πίσω τους χαρακτηριστικά ίχνη, ή ‘υπογραφές’, σε διαφορετικά στρώματά του, επιτρέποντας την ταυτοποίησή τους. Με αυτόν τον τρόπο ελέγχεται η παρουσία (ή απουσία) τυχόν νέων σωματιδίων.


Σύστημα Σκανδαλισμού Για να υπάρξει αυξημένη πιθανότητα να παραχθεί κάποιο σπάνιο σωμα-

τίδιο, όπως το μποζόνιο Higgs, τα σωματίδια που επιταχύνονται στον LHC συγκρούονται έως και 40 εκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο. Οι

υπογραφές των σωματιδίων αναλύονται από γρήγορα ηλεκτρονικά συ-στήματα (τους “σκανδαλιστές”) που επιτρέπουν την επιλεκτική αποθή-κευση εκείνων των γεγονότων (περίπου 100 ανά δευτερόλεπτο) που είναι

πιθανότερο να δείξουν νέες φυσικές διεργασίες, όπως η διάσπαση του σωματιδίου Higgs σε τέσσερα μιόνια που απεικονίζεται στην παρακάτω προσομοίωση. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται η ροή των δεδομένων σε ε-

πίπεδα που επιτρέπουν την διαχείρισή τους. Τα γεγονότα αυτά αποθη-κεύονται για περαιτέρω ανάλυση.

Ανάλυση Δεδομένων

Φυσικοί από όλον τον κόσμο χρησιμοποιούν υπολογιστικές τεχνικές αιχμής (όπως το Grid) για να εξετάσουν διεξοδικά εκατομμύρια γεγονότα

από το CMS και να παράγουν γραφήματα όπως αυτό που φαίνεται πα-ρακάτω (μια προσομοίωση) που θα μπορούσαν να υποδείξουν την πα-

ρουσία νέων σωματιδίων ή φαινομένων.


Ανιχνευτής τροχιών

Ηλεκτρομαγνητικό θερμιδόμετρο

Αδρονικό θερμιδόμετρο

Ανιχνευτές Mιονίων

Υπεραγώγιμο Σωληνοειδές

Για να κατανοήσουμε το μέγεθος του CMS


9. ΤA ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΠΟΥ ΓΙΝΟΝΤΑΙ ΣΤΟ CERN

9.1 ACE

Το πείραμα ACE (The Antiproton Cell Experiment) ξεκίνησε το 2003. Στόχος είναι να εκτιμηθεί πλήρως η αποτελεσματικότητα και κα-ταλληλότητα των αντιπρωτονίων για τη θεραπεία του καρκίνου. Μέχρι

σήμερα, στην ακτινοθεραπεία έχουν χρησιμοποιηθεί κυρίως πρωτόνια για να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα. Αν και η ακτινοβολία πρω-

τονίων καταστρέφει τον καρκίνο, επηρεάζει και τα υγιή κύτταρα κατά μήκος της διαδρομής της, έτσι η βλάβη σε υγιείς ιστούς αυξάνεται με επαναλαμβανόμενες θεραπείες.

Το πείραμα ACE δο-

κιμάζει την ιδέα της χρησι-μοποίησης των αντιπρωτονίων ως εναλλακτική θεραπεία.

Όταν η ύλη (σε αυτή την πε-ρίπτωση, τα καρκινικά κύτ-ταρα) και η αντιύλη (αντιπρω-

τόνια) συναντηθούν, εξολο-θρεύει το ένα το άλλο, μετα-

τρέποντας την μάζα τους σε ενέργεια. Ο στόχος είναι να

κάνουν χρήση αυτού του αποτελέσματος, επιτρέποντας ένα αντιπρωτόνιο

να εξολοθρεύσει ένα μέρος του πυρήνα ενός ατόμου σε ένα καρκινικό κύτταρο. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από την εξαΰλωση θα πρέπει

να εκτοξεύσει τον πυρήνα έξω και να στείλει τα θραύσματα σε γειτονικά καρκινικά κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους θα πρέπει να καταστρα-φούν.

Η διαδικασία επικύρωσης για κάθε νέα ιατρική θεραπεία είναι χρονοβόρα. Ακόμη και αν όλα πάνε καλά, θα μπορούσε να πάρει ακόμα

μια δεκαετία για την πρώτη κλινική εφαρμογή.

9.2 AEGIS

Ο πρωταρχικός στόχος του πειράματος Antihydrogen Experiment

Gravity, Interferometry, Spectros-

copy Gravity, Interferometry, (AEGIS) είναι η άμεση μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας της Γης,

g, για το αντιυδρογόνο. Στην πρώτη φάση του πειρά-

ματος, η ομάδα AEGIS χρησιμοποι-εί αντιπρωτόνια για να δημιουργή-σει μια δέσμη των ατόμων αντιυ-


δρογόνου. Στη συνέχεια περνούν τη δέσμη αντιυδρογόνου μέσω ενός ορ-γάνου που ονομάζεται συνδεδεμένο με έναν ανιχνευτή θέσης ευαίσθητο

να μετρήσει τη δύναμη της βαρυτικής αλληλεπίδρασης μεταξύ ύλης και αντιύλης με ακρίβεια 1%. Ένα σύστημα φράγματα διαχωρίζει τη δέσμη

αντιυδρογόνου σε παράλληλες ακτίνες. Από αυτό το μοτίβο, οι φυσικοί μπορούν να μετρήσουν πόσο η δέσμη αντιυδρογόνου πέφτει κατακόρυφα κατά τη διάρκεια της οριζόντιας βολής της. Συνδυάζοντας αυτά, η ομάδα

AEGIS θα μπορεί στη συνέχεια να καθορίσει την ισχύ της βαρυτικής δύ-ναμης μεταξύ της Γης και των ατόμων αντιυδρογόνου.

Το πείραμα AEGIS θα αποτελέσει την πρώτη άμεση μέτρηση της βαρυτικής επίδρασης σε ένα σύστημα αντιύλης.

9.3 ALICE

Ο ALICE (A Large Ion Collider Experiment) είναι ένας ανιχνευτής

βαρέων ιόντων στον δακτύλιο του LHC. Έχει σχεδιαστεί για να μελετήσει πως αλληλεπιδρά η ύλη σε ακραίες πυκνότητες ενέργειας, σε μια φάση της ύλης που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων.

Όλη η ύλη στο ση-

μερινό σύμπαν αποτελεί-ται από άτομα. Κάθε άτο-μο περιέχει έναν πυρήνα

που αποτελείται από πρω-τόνια και νετρόνια, που

περιβάλλεται από ένα νέ-φος ηλεκτρονίων. Τα πρω-τόνια και τα νετρόνια είναι

με τη σειρά τους είναι κα-τασκευασμένα από κουάρκ τα οποία συνδέο-

νται μεταξύ τους με άλλα σωματίδια που ονομάζονται γκλουόνια. Κανένα quark δεν έχει ποτέ παρατηρηθεί σε απομόνωση. Τα κουάρκ, καθώς και

οι γκλουόνια, φαίνεται να δεσμεύεται μόνιμα μεταξύ τους και περιορίζο-νται στο εσωτερικό σύνθετων σωματιδίων, όπως πρωτόνια και τα νετρόνια.

Οι συγκρούσεις στο LHC δημιουργούν θερμοκρασίες πάνω από 100.000 φορές μεγαλύτερες από το κέντρο του Ήλιου. Κάθε χρόνο, ο LHC προσφέρει συγκρούσεις μεταξύ των ιόντων μολύβδου, αναδημιουρ-

γώντας στο εργαστήριο συνθήκες παρόμοιες με εκείνες ακριβώς μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κάτω από αυτές τις ακραίες συνθήκες, τα πρωτόνια και

τα νετρόνια μπορούν να "λιώσουν", απελευθερώνοντας τα κουάρκ από τους δεσμούς τους με τα γκλουόνια. Αυτό είναι το πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων. Η ύπαρξη μιας τέτοιας φάσης και οι ιδιότητές του είναι βα-

σικά ζητήματα στη θεωρία της κβαντικής χρωμοδυναμικής (QCD), για την κατανόηση του φαινομένου της δημιουργίας του Σύμπαντος.


Η επιστήμονες χρησιμοποιούν τον ανιχνευτή ALICE, που έχει βάρος 10.000 τόνων, διαστάσεις 26 Χ16 Χ16m και βρίσκεται σε ένα

τεράστιο σπήλαιο 56 m κάτω από το έδαφος κοντά στο χωριό του Αγίου Genis-Pouilly στη Γαλλία. Συμμετέχουν πάνω από 1000 επιστήμονες

από 100 ινστιτούτα φυσικής 30 χωρών.

9.4 ALPHA

Το πείραμα ALPHA είναι ο διάδοχος ενός προ-ηγούμενου πειράματος α-

ντιύλης με το όνομα ATHENA. Ξεκίνησε στα τέ-

λη του 2005 με παρόμοι-ους ερευνητικούς στόχους, όπως ο προκάτοχός του,

που είναι να απομονώνει και να μελετά άτομα αντιυ-δρογόνου και να συγκρίνει

αυτά με τα άτομα υδρογό-νου. Η δημιουργία αντιυ-

δρογόνου γίνεται από την επαφή των δύο αντισωματιδίων, αντιπρωτόνιο και ποζιτρόνιο, σε μια συσκευή παγίδευσης για τα φορτισμένα σωματίδι-α. Δεδομένου ότι τα άτομα αντιυδρογόνου δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο,

τη στιγμή που σχηματίζονται δεν μπορούν να περιοριστούν σε μια τέτοια συσκευή. Στο πείραμα ATHENA τα αντιάτομα παρασύρονταν στα φυσι-

κά στα τοιχώματα της παγίδας και επειδή αυτά ήταν κατασκευασμένα από τη συνηθισμένη ύλη, η επαφή προκάλεσε την εξαΰλωση των αντια-τόμων μερικά μικροδευτερόλεπτα μετά την δημιουργία τους.

Το πείραμα ALPHA άρχισε εκεί από όπου το ATHENA σταμάτησε. Χρησιμοποιεί μια διαφορετική μέθοδο παγίδευσης για να κρατήσει τα

άτομα αντιυδρογόνου για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα πριν εξαϋλω-θούν. Τον Ιούνιο του 2011, ALPHA ανέφερε ότι είχε καταφέρει να παγι-

δεύσει άτομα αντιύλης για πάνω από 16 λεπτά, αρκετό χρόνο για να με-λετήσουμε τις ιδιότητες της αντιύλης με κάθε λεπτομέρεια.

9.5 AMS

Το «Alpha Magnetic Spectrometer – AMS» είναι ένας

ανιχνευτής σωματιδίων φυσικής που είναι συνδεμένος με μια μονά-

δα που βρίσκεται στο εξωτερικό ε-νός διεθνούς διαστημικού σταθμού και ερευνά για σκοτεινή ύλη και

την αντιύλη. Εκτελεί επίσης μετρή-σεις ακριβείας των κοσμικών ακτί-

νων.


Ο ανιχνευτής AMS που έχει όγκο 64m3 και ζυγίζει 8,5 τόνους, συ-ναρμολογήθηκε στο CERN και παραδόθηκε στο διαστημικό λεωφορείο

Endeavou πριν την τελευταία του πτήση στις 16 Μαΐου του 2011. Έχει ήδη στείλει δεδομένα πίσω στη Γη, που τα έχουν ληφθεί από 17 δισ. γε-

γονότα κοσμικών ακτίνων. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από τη NASA στο Χιούστον, και στη συνέχεια αναμεταδίδονται στο AMS Κέντρο Ελέγ-χου Επιχειρήσεων του AMS.

9.6 ASACUSA

Το πείραμα ASACUSA (Atomic Spectroscopy And Collisions Us-

ing Slow Antiprotons) μελετά τις θεμελιώδεις συμμετρίες μεταξύ ύλης και αντιύλης, με φασματοσκοπία των ατόμων που περιέχουν ένα αντι-

πρωτόνιο, όπως το αντιϋδρογόνο. Μελετά, επίσης, τις αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια συγκρούσεων μεταξύ ύλης και αντιύ-

λης.

Στόχος του είναι να με-τρήσει με ακρίβεια την ιδιότητα του αντιυδρογόνου που ονομά-

ζεται «υπέρλεπτη δομή» και να την συγκρίνει με την γνωστή

τιμή για το υδρογόνο. Δεδομέ-νου ότι η ποσότητα αυτή είναι πολύ ευαίσθητη στα μαγνητικά

πεδία, το πείραμα δεν χρησι-μοποιεί παγίδα για τα αντιάτο-

μα, αλλά σκοπός του είναι να δημιουργήσει μια ακτίνα ατόμων αντιυ-δρογόνου που να μπορεί να μεταφερθεί σε μια περιοχή όπου δεν υπάρ-χουν πεδία.

Η ομάδα ASACUSA χρησιμοποιεί τον επιβραδυντή Radio Fre-quency Decelerator στο CERN για να επιβραδυνθεί τα αντιπρωτόνια από

ενέργεια 5,3 MeV σε 100 keV. Με τον τρόπο αυτό, οι ερευνητές χρησι-μοποιούν αντιπρωτόνια 10-100 φορές πιο αποτελεσματικά.

9.7 ATLAS

Ο είναι ένας από τους δύο ανιχνευτές γενικής χρήσης στο Μεγάλο

Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Διερευνά ένα ευρύ φάσμα της φυσικής, από την αναζήτηση για το μποζόνιο Higgs και τα σωματίδια που θα μπο-ρούσαν να αποτελούν τη σκοτεινή ύλη .

Δέσμες των σωματιδίων από τον LHC συγκρούονται στο κέντρο του ανιχνευτή ATLAS δημιουργώντας συντρίμμια με τη μορφή των νέων σω-

ματιδίων, τα οποία εκτοξεύονται έξω από το σημείο σύγκρουσης προς ό-λες τις κατευθύνσεις. Έξι διαφορετικά υποσυστήματα ανίχνευσης, διατε-ταγμένα σε στρώματα γύρω από το σημείο της σύγκρουσης, καταγράφουν

τις τροχιές, την ορμή και την ενέργεια των σωματιδίων, με αποτέλεσμα την ταυτοποίηση του καθενός.


Περισσότεροι από 3000 επιστήμονες από 174 ιδρύματα σε 38 χώ-ρες εργάζονται για το πείραμα ATLAS (Φεβρουάριος 2012).

Περισσότερες λεπτομέρειες για το πείραμα αυτό περιγράφονται σε άλλο κεφάλαιο της εργασίας.

8.8 ATRAP

Η παγίδα αντιυδρογόνου (ATRAP) είναι ένα πείραμα που συγκρίνει τα άτομα υδρογόνου, με άτομα αντιυδρογόνου. Το 2002, το ATRAP ε-ρεύνησε το εσωτερικό των ατόμων αντιυδρογόνου, τα οποία δημιούργησε

με επιτυχία. Μία από τις δυσκολίες όσον αφορά την αντιύλη είναι

η ενέργεια που έχει. Τα α-ντιπρωτόνια έχουν ταχύτητα

κοντά στην ταχύτητα του φω-τός. Οι ερευνητές χρησιμο-ποιούν μια διαδικασία που

ονομάζεται «ψύξη» για να ε-πιβραδύνουν τα αντιπρωτόνι-

α, έτσι ώστε να μπορούν να μελετηθούν.

Η ATRAP ήταν το πρώτο πείραμα που χρησιμοποίησε «κρύα» ποζι-τρόνια για να κρυώσει αντιπρωτόνια. Τα δύο συστατικά περιορίζονται στην ίδια παγίδα και όταν και τα δύο έχουν φθάσει σε παρόμοια θερμο-

κρασία, κάποια συνδυάζονται για να σχηματίσουν άτομα αντιυδρογόνου (ένα ποζιτρόνιο σε τροχιά γύρω από ένα αντιπρωτόνιο). Η τεχνική αυτή


αναπτύχθηκε από ένα άλλο πείραμα στο CERN ονομάζεται TRAP, τον προκάτοχο του ATRAP.

Το σημερινό πείραμα συστάθηκε στα τέλη του 1990, την ίδια στιγ-μή με το πείραμα ATHENA. Και τα δύο πειράματα είχαν τους ίδιους

στόχους χρησιμοποιούν παρόμοιες μεθόδους για την παραγωγή ατόμων αντιυδρογόνου, αλλά έχουν διαφορετικούς ανιχνευτές. Ενώ το πείραμα ATHENA σταμάτησε το 2004, το ATRAP είναι ακόμα σε λειτουργία. Θα

συνεχίζει να δημιουργεί αντιϋδρογόνο αρκετά κρύο, έτσι ώστε να παγι-δεύεται για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα και να μπορέσουν να γί-νουν ακριβείς μετρήσεις και συγκρίσεις με το υδρογόνο.

9.9 AWAKE

Το πείραμα AWAKE ερευνά την δημιουργία επιταχυντικών συστη-μάτων μέσω του «plasma Wakefield», το οποίο είναι ένα είδος κύματος που παράγεται από σωματίδια που ταξιδεύουν μέσα από ένα πλάσμα.

Στο πείραμα αυτό οι ερευνητές θα στείλουν ακτίνες

πρωτονίων μέσω των του πλάσματος

για την παραγωγή πεδίων. Με την αξι-οποίηση αυτών των

πεδίων, οι φυσικοί θα είναι σε θέση να

παράγουν επιτα-χύνσεις, εκατοντά-δες φορές υψηλό-

τερες από εκείνες που επιτυγχάνονται με τις σημερινές

μεθόδους, που στηρίζονται στις κοιλότητες ραδιοσυχνοτήτων. Αυτό θα επιτρέψει στους

μελλοντικούς επιταχυντές για να επιτυγχάνουν υψηλότερες ενέργειες σε επιταχυντές μικρότερων διαστάσεων από τους σημερινούς. Το AWAKE είναι υπό εξέταση από τη διοίκηση του CERN. Αν ε-

γκριθεί θα χρησιμοποιούν δέσμες πρωτονίων από τον SPS στο CERN και νετρίνα από τις εγκαταστάσεις του Gran Sasso (CNGS). Το παραπάνω πείραμα είναι μια διεθνής επιστημονική συνεργασία

που 13 ιδρυμάτων, με τη συμμετοχή πάνω από 50 μηχανικών και φυσι-κών.

9.10 CAST

Το «CERN Axion Solar Telescope» (CAST) είναι ένα πείραμα για

την αναζήτηση των υποθετικών σωματιδίων που ονομάζονται «άξιον». Αυ-τά έχουν προταθεί από ορισμένους θεωρητικούς φυσικούς για να εξηγή-

σουν γιατί υπάρχει μια λεπτή διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης σε δια-


δικασίες που αφορούν την ασθενή πυρηνική δύναμη. Εάν υπάρχουν ά-ξιον, θα μπορούσαν να βρεθούν στο κέντρο του Ήλιου.

Το CAST ψάχνει για αυτά τα σωματίδια με ένα

τηλεσκόπιο σχεδιασμένο να ανιχνεύει αξιόνια από τον Ήλιο. Χρησιμοποιεί ανι-

χνευτικά συστήματα που συνδυάζουν την σωματιδι-ακή φυσική και την αστρο-

νομία. Το τηλεσκόπιο είναι κατασκευασμένο από ένα

μαγνητικό δίπολο που χρησιμοποιεί ο LHC και

κοίλους σωλήνες που ενεργούν ως οπτικοί σωλήνες. Για να μπορέσει ο

μαγνήτης να λειτουργούν σε υπεραγώγιμη κατάσταση, παρέχεται σε κρυογονική υποδομή που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα DELPHI. Το

κατοπτρικό σύστημα εστίασης ακτίνων Χ έχει παραχωρηθεί από Γερμα-νικό διαστημικό πρόγραμμα. Το όλο πείραμα στηρίζεται στην ιδέα ότι το μαγνητικό πεδίο δρά

σαν καταλύτης στο μετασχηματισμό των σωματιδίων «άξιον» σε ακτίνες Χ, οι οποίες είναι εύκολο να ανιχνευτούν.

9.11 CLOUD Το Πείραμα «Cosmics Leaving Outdoor Droplets» (CLOUD) χρη-

σιμοποιεί ένα ειδικό θάλαμο νέφους, για να μελετήσει την πιθανή σχέση μεταξύ των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων και το σχηματισμό νεφών. Βα-σισμένο στο PS στο CERN και είναι η πρώτη φορά που η φυσική επιτα-

χυντών χρησιμοποιείται για τη μελέτη της ατμόσφαιρας και την επιστήμη του κλίματος.

Οι κοσμικές ακτί-

νες είναι φορτισμένα σω-ματίδια που βομβαρδί-

ζουν την ατμόσφαιρα της Γης από το διάστημα. Οι μελέτες δείχνουν ότι μπο-

ρεί να επηρεάσει την νε-φοκάλυψη, είτε μέσω της δημιουργίας νέων αερο-

λυμάτων (μικροσκοπικά σωματίδια που αιωρού-

νται στον αέρα και μπο-ρούν να αυξήσουν το

σχηματισμό σταγονίδια των νεφών), είτε επηρεάζοντας άμεσα τα σύννεφα.

Τα σύννεφα επηρεάζουν άμεσα στην ενεργειακή ισορροπία της Γης. Ω-στόσο κατά πόσο επηρεάζει ο σχηματισμός αερολύματος το κλίμα είναι

ελάχιστα γνωστό.


Στο πείραμα CLOUD συμμετέχουν 17 ινστιτούτα από εννέα χώ-ρες. Το PS παρέχει μια τεχνητή πηγή κοσμικών ακτίνων που μιμείται τις

φυσικές συνθήκες μεταξύ του επιπέδου του εδάφους και της στρατό-σφαιρας. Μία δέσμη σωματιδίων διέρχεται διαμέσου του θαλάμου νέ-

φους και καταγράφονται τα αποτελέσματά της στην παραγωγή αερολύ-ματος, σε υγρά ή παγωμένα σύννεφα, μέσα στον θάλαμο. Το πείραμα περιλαμβάνει ένα προηγμένο θάλαμο νέφους εξοπλισμένο με ένα ευρύ

φάσμα εξωτερικών οργάνων για να παρακολουθεί και να αναλύει το πε-ριεχόμενό της. Οι συνθήκες θερμοκρασίας οπουδήποτε στην ατμόσφαι-ρα, μπορούν να αναδημιουργηθούν εντός του θαλάμου.

9.12 CMS

Το “Compact Muon Solenoid” (CMS) είναι ένας ανιχνευτής γενι-κής χρήσης στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Έχει σχεδιαστεί για να διερευνήσει ένα ευρύ φάσμα της φυσικής, συμπεριλαμβανομένης

της διερεύνησης για το μποζόνιο Higgs και τα σωματίδια που θα μπο-ρούσαν να αποτελούν τη σκοτεινή ύλη. Αν και έχει τους ίδιους επιστημο-νικούς στόχους, όπως το πείραμα ATLAS , χρησιμοποιεί διάφορες τεχνι-

κές λύσεις και διαφορετικό σχεδιασμό μαγνητικού συστήματος.

Ο ανιχνευτής CMS είναι χτισμένος γύρω από ένα τεράστιο σωλη-νοειδή μαγνήτη. Αυτός παίρνει τη μορφή ενός κυλινδρικού πηνίου από

υπεραγώγιμα καλώδια που παράγουν μαγνητικό ένα πεδίο 4 Τesla, πε-ρίπου 100.000 φορές μεγαλύτερο από το μαγνητικό πεδίο της γης. Το πεδίο περιορίζεται από χάλυβα βάρους 12.500 που αποτελεί το μεγαλύ-

τερο μέρος του ανιχνευτή. Ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό του ανιχνευτή είναι ότι κατα-

σκευάστηκε σε 15 τμήματα στο επίπεδο του εδάφους, προτού κατέβει σε


ένα υπόγειο σπήλαιο κοντά Cessy στη Γαλλία. Ο πλήρης ανιχνευτής έχει μήκος 21m, πλάτος 15 m και 15m ύψος.

Το πείραμα CMS είναι μία από τις μεγαλύτερες διεθνείς επιστημο-νικές συνεργασίες στην ιστορία, με τη συμμετοχή 4300 φυσικών σωματι-

δίων, μηχανικών, τεχνικών, φοιτητών και προσωπικού υποστήριξης από 182 ιδρύματα 42 χωρών.

9.13 COMPASS Το «Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy» (COMPASS) είναι ένα πολλαπλών χρήσεων πείραμα του

SPS. Το πείραμα εξετάζει τους περίπλοκους τρόπους με τους οποίους τα στοιχειώδη κουάρκ και τα γκλουόνια μπορούν να συνεργαστούν για να

δώσουν τα σωματίδια που παρατηρούμε, από το ταπεινό πρωτονίων μέ-χρι την τεράστια ποικιλία των πιο εξωτικών σωματιδίων.

Ένας βασικός στό-

χος είναι να ανακαλύ-ψουν περισσότερα για το πώς εισάγεται η ιδιότητα

που ονομάζεται spin σε πρωτόνια και τα νετρόνια.

Ένας άλλος σημαντικός στόχος είναι η διερεύνηση της ιεραρχίας των σωμα-

τιδίων που τα κουάρκ και τα γκλουόνια μπορούν να

σχηματίσουν. Για να το πετύχουν αυτό χρησι-

μοποιούν μια δέσμη σωματιδίων που ονομάζονται πιόνια. Σε αυτές τις

μελέτες, οι ερευνητές θα εξετάσουν επίσης για "glueballs", τα σωματίδια παράγονται μόνο από τα γκλουόνια. Περίπου 240 φυσικοί από 11 χώρες και 28 οργανισμούς εργάζο-

νται για το πείραμα COMPASS. Τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν τους φυσικούς να αποκτήσουν μια καλύτερη κατανόηση του πολύπλοκου κό-

σμου στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων.

9.14 DIRAC

Το «Dimeson Relativistic Atom Complex» (DIRAC) είναι ένα πεί-ραμα που θα βοηθήσει τους φυσικούς να αποκτήσουν μια βαθύτερη γνώση στη θεμελιώδη δύναμη που ονομάζεται την ισχυρή αλληλεπίδρα-

ση. Αυτή παίζει σημαντικό ρόλο στη φυσική των σωματιδίων, καθώς συ-νενώνει τα κουάρκ, τα οποία με τη σειρά τους συνθέτουν πολλά άλλα

σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων και των πρωτονίων και των νετρονίων, που αποτελούν τους πυρήνες των απλών ατόμων. Έχει γίνει σχετικά λίγη δουλειά σε χαμηλές ενέργειες για να δοκι-

μαστεί η κβαντική θεωρία της ισχυρής αλληλεπίδρασης και πώς αυτή συμπεριφέρεται σε μεγαλύτερες αποστάσεις.


Στο DIRAC συνεργάζονται 87 επιστήμονες από 7 χώρες και με-λετούν την αποσύνθεση των

ασταθών ατόμων πιονίων, που είναι ασταθή, παροδικά άτο-

μα τα οποία αποτελούνται από θετικά και αρνητικά πιό-νια, τα οποία με τη σειρά τους

αποτελούνται από κουάρκ. Τα άτομα πιονίων παράγονται χρησιμοποιώντας μια δέσμη

από τον επιταχυντή PS. Ο χρόνος ζωής τους από τη δημιουργία τους έως το τέλος της διαδικασίας

αποσύνθεσης, μετράται σε ένα επίπεδο ακρίβειας καλύτερο από ποτέ.

9.15 ISOLDE

Το «Isotope mass Separator On-Line facility» (ISOLDE) είναι μια πηγή παραγωγής ραδιενεργών πυρήνων χαμηλής ενέργειας. Η εγκατά-σταση κάνει πραγματικότητα το παλιό αλχημικό όνειρο της αλλαγής ενός

στοιχείου σε ένα άλλο. Επιτρέπει τη μελέτη μιας μεγάλης ποικιλίας ατο-μικών πυρήνων.

Η υψηλής έντασης δέσμη πρωτονίων από τον Proton Synchrotron Booster (PSB) κατευθύνεται σε ειδικά σχεδιασμένους στόχους μεγάλου πάχους, παρέχοντας μια μεγάλη ποικιλία των ατομικών θραυσμάτων.

Διαφορετικές συσκευές χρησιμοποιούνται για

ιονισμό και διάσπαση πυρήνων ανάλογα με τη μάζα τους, σχηματί-

ζοντας μια δέσμη χα-μηλής ενέργειας που παραδίδεται σε διάφο-

ρους πειραματικούς σταθμούς. Αυτή η δέ-

σμη μπορεί να επιτα-χυνθεί περαιτέρω στα 3 MeV / νουκλεόνιο.

Η μετά την επιτάχυνση των ραδιενεργή δέσμη έχει ανοίξει νέα πεδία έ-ρευνας, επιτρέποντας τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων του φωτός με με-σαίου βάρους ραδιενεργά βλήματα. Πολλά από αυτά τα πειράματα χρη-

σιμοποιούν το «Miniball», μια συστοιχία ανιχνευτών γ, από γερμάνιο υ-ψηλής καθαρότητας. Προς το παρόν αναβαθμίζεται η πειραματική διάτα-

ξη, με σκοπό το φθινόπωρο του 2015 να είναι διαθέσιμες ενέργειες ραδι-ενεργών δεσμών 5,5 MeV / νουκλεόνιο. Τα τελευταία 45 χρόνια η εγκατάσταση ISOLDE έχει συγκεντρώσει

μοναδική τεχνογνωσία στον τομέα της έρευνας με ραδιενεργές δέσμες. Πάνω από 700 ισότοπα 70 στοιχείων που έχουν χρησιμοποιηθεί σε ένα

ευρύ φάσμα ερευνητικών τομέων, πυρηνικής δομής, μέσω της ατομικής φυσικής και της πυρηνικής αστροφυσικής. Περισσότεροι από 450 ερευ-


νητές δραστηριοποιούνται στο ISOLDE και εργάζονται για περίπου 90 πειράματα.

9.16 LHCb Το «Large Hadron Collider beauty» (LHCb) είναι ένα πείραμα που

ειδικεύεται στη διερεύνηση των μικρών διαφορών μεταξύ ύλης και αντιύ-λης, μελετώντας ένα είδος σωματιδίου που ονομάζεται "quark beauty", ή

"b κουάρκ". Αντί να περιβάλλει ολόκληρο το σημείο σύ-

γκρουσης με ένα κλειστό ανιχνευτή όπως κάνουν

ATLAS και CMS, το πεί-ραμα LHCb χρησιμοποιεί μια σειρά από υποανι-

χνευτές για την ανίχνευση κυρίως των σωματιδίων που εκτοξεύονται προς τα

εμπρός δηλαδή κατά την διεύθυνση της δέσμης. Ο

πρώτος υποανιχνευτής βρίσκεται κοντά στο σημείο σύγκρουσης, με τους άλλους να ακολουθούν ο ένας πίσω από τον άλλο για πάνω από 20 μέτρα μήκος. Ο LCH δημι-

ουργεί μεγάλο πλήθος διαφορετικών κουάρκ, τα οποία διασπώνται γρή-γορα σε άλλες μορφές. Για να εντοπιστούν τα b κουάρκ, ο LHCb έχει α-

ναπτύξει εξελιγμένους κινητούς ανιχνευτές εντοπισμού κοντά στη δια-δρομή της δέσμης. Ο ανιχνευτής LHCb έχει βάρος 5600 τόνων, αποτελείται από ε-

μπρόσθιο φασματόμετρο και επίπεδους ανιχνευτές. Έχει 21 μέτρα μή-κος, 10 μέτρα ύψος και 13 μέτρα πλάτος, και βρίσκεται 100 μέτρα κάτω από το έδαφος κοντά στο χωριό Ferney-Voltaire στη Γαλλία. Περίπου

700 επιστήμονες από 66 διαφορετικά ινστιτούτα και τα πανεπιστήμια συνεργάζονται με τον LHCb.

9.17 LHCf To πείραμα «The Large Hadron Collider forward» (LHCf) χρησι-

μοποιεί σωματίδια που εκτινάσσονται από τις συγκρούσεις στο LHC ως πηγή, για να προσομοιώσουν τις κοσμικές ακτίνες σε εργαστηριακές συνθήκες. Οι φυσικές κοσμικές ακτίνες είναι φορτισμένα σωματίδια από

το διάστημα που βομβαρδίζουν συνεχώς στην ατμόσφαιρα της Γης. Συ-γκρούονται με πυρήνες στην ανώτερη ατμόσφαιρα, προκαλώντας ένα

πλήθος σωματιδίων που φτάνουν στο επίπεδο του εδάφους. Μελετώντας το πώς οι συγκρούσεις στο εσωτερικό του LHC προκαλούν παρόμοιο πλήθος σωματιδίων, μπορούν οι φυσικοί να ερμηνεύσουν τα μεγάλης

κλίμακας πειράματα κοσμικών ακτίνων που μπορούν να καλύψουν χι-λιάδες χιλιόμετρα.


Το LHCf αποτελείται από δύο ανιχνευτές που είναι

τοποθετημένοι μήκος της τρο-χιάς του LHC σε απόσταση140

μέτρων εκατέρωθεν του σημεί-ου σύγκρουσης στο ATLAS. Η θέση τους επιτρέπει την παρα-

τήρηση των σωματιδίων σε σχεδόν μηδέν μοίρες προς την

κατεύθυνση της δέσμης πρωτονίων. Κάθε ένας από τους δύο ανιχνευτές

ζυγίζει μόνο 40 κιλά, έχει μήκος 30 cm, πλάτος 10 cm και 80 cm ύψος. Στο πείραμα LHCf εργάζονται 30 επιστήμονες από 9 ινστιτούτα 5 χω-

ρών.

9.18 MOEDAL

Το 2010 εγκρίθηκε το πείραμα «Monopole and Exotics Detector at the LHC» (MOEDAL). Το πρωταρχικό κίνητρο του MOEDAL είναι να ψάξει άμεσα για το μαγνητικό μονόπολο, ένα υποθετικό σωματίδιο με

ένα μαγνητικό πόλο. Το πείραμα αυτό

έχει δημιουργήσει έναν ανιχνευτή για να ψάξει για αυτό το σωματίδιο. Ο

ανιχνευτής του μονοπό-λου είναι μια σειρά από

400 μονάδες, που η κα-θεμία αποτελείται από μια στοίβα από 10 φύλλα

πλαστικών πυρηνικών α-νιχνευτών, η συνολική

επιφάνεια των οποίων είναι 250 m2. Έχει αναπτυχθεί γύρω από την ίδια

περιοχή του LHCb και είναι σαν μια γιγαντιαία φωτογραφική μηχανή που περιμένει να φωτογραφίσει τα αποκαλυπτικά σημάδια μιας νέας

φυσικής και τα πλαστικοί πυρηνικοί ανιχνευτές είναι το φιλμ. Αν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα, θα μπορούσαν να διαμορφω-θούν σε συγκρούσεις στο LHC. Αυτά τα μονόπολα θα διασχίσουν τον α-

νιχνευτή MOEDAL και σπάζοντας μακρομόρια στον τομέα των πλαστικών πυρηνικών ανιχνευτών θα δημιουργήσουν την τροχιά τους στα 10 φύλλα.

9.19 NA61/SHINE Τα αδρόνια είναι σωματίδια που παίρνουν μέρος στις ισχυρές αλ-

ληλεπιδράσεις δηλαδή στη δύναμη που δεσμεύει τα κουάρκ και απο-τρέπει την διάσπαση των πυρήνων. Το πείραμα NA61/SHINE μελετά την παραγωγή των αδρονίων στις συγκρούσεις των σωματιδίων της δέ-

σμης (πιόνια, πρωτόνια, βηρύλλιο, αργό και ξένο) με μια ποικιλία από σταθερούς πυρηνικούς στόχους. Το NA61 επαναχρησιμοποιεί τους πε-


ρισσότερους από τους ανιχνευτές του προκατόχου NA49, με σημαντικές αναβαθμίσεις.

Πειράματα: Η ομάδα NA61 χρησιμοποιεί σωματίδια από το SPS για τη μέτρη-

ση της παραγωγής των αδρονίων σε τρεις διαφορετικούς τύπους των συ-γκρούσεων:

Συγκρούσεις πυρήνα-πυρήνα (βαρέων ιόντων) που χρησιμοποιού-

νται για να ερευνήσουν τις ιδιότητες της μετάβασης μεταξύ πλά-σματος κουάρκ-γκλουονίων και αερίου αδρονίων.

Συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου και πρωτονίου-πυρήνα για να κατανοήσουν καλύτερα τις αντιδράσεις πυρήνα-πυρήνα

Αλληλεπιδράσεις αδρονίου-πυρήνα που χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν τις ιδιότητες της δέσμης νετρίνων στο πλαίσιο του πει-

ράματος T2K. Περίπου 140 φυσικοί από 15 χώρες και 28 οργανισμούς εργάζο-

νται στο NA61/SHINE

9.20 NA62 Ο κύριος στόχος του πειράματος NA62 είναι να μελετήσει τις σπά-νιες διασπάσεις καονίων. Η κατανόηση αυτών των διασπάσεων θα βοη-

θήσει τους φυσικούς να ελέγξουν μερικές από τις προβλέψεις του Καθιε-ρωμένου Πρότυπου σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις σε μικρές αποστά-

σεις. Συγκεκριμένα, NA62 θα μετρήσει την ταχύτητα με την οποία το φορτισμένο καόνιο δια-σπάται σε ένα φορτισμέ-

νο πιόνιο και ένα ζευγά-ρι νετρίνοου αντινετρί-νου.

Για να δημιουρ-γήσει δέσμες πλούσιες

σε καόνια, η ομάδα NA62 εκτοξεύει πρωτό-νια υψηλής ενέργειας

από το SPS σε ένα στα-θερό στόχο βηρυλλίου.

Η σύγκρουση δημιουργεί μια ακτίνα που εκπέμπει σχεδόν ένα δισεκα-

τομμύριο σωματίδια ανά δευτερόλεπτο, περίπου το 6% των οποίων είναι καόνια.

Πριν από την είσοδο τους μια μεγάλη δεξαμενή κενού, κάθε σω-ματίδιο στην ακτίνα μετράται από έναν ανιχνευτή πυριτίου. Ένας ανι-χνευτής ονομάζεται CEDAR καθορίζει τους τύπους των σωματιδίων από

την ακτινοβολία Cherenkov που εκπέμπουν. Ένα μεγάλο σύστημα ανι-χνευτών φωτονίων και μιονίων απορρίπτουν τις ανεπιθύμητες διασπά-

σεις.

9.21 nTOF


To « neutron time-of-flight facility» (nTOF) πείραμα λειτουργεί στο CERN από το 2001. Η nTOF είναι μια παλμική πηγή νετρονίων σε συν-

δυασμό με τροχιές αυτών μήκους 200 μέτρων. Έχει σχεδιαστεί για να μελετήσει τις αλληλεπιδράσεις νετρονίων με πυρήνες, για ενέργειες νε-

τρονίων που κυμαίνονται από λίγα meV μέχρι αρκετά GeV. Το ευρύ φά-σμα της ενέργειας και υψηλής έντασης δέσμες νετρονίων που παράγονται στο nTOF χρησιμοποιείται για να γίνουν ακριβείς μετρήσεις των διαδι-

κασιών που σχετίζονται με νετρόνια. Για να παράγουν νε-τρόνια, δέσμη πρωτονίων

από το PS κατευθύνεται σε ένα στό χο μολύβδου. Όταν

χτυπά η δέσμη, κάθε πρω-τόνιο αποδίδει περίπου 300 νετρόνια. Τα αρχικά γρήγο-

ρα νετρόνια επιβραδύνονται, πρώτα από μόλυβδο και στη

συνέχεια από νερό. Η επι-βράδυνση ποικίλει από νε-τρόνιο σε νετρόνιο και έτσι

σχηματίζεται μια ποικιλία νετρονίων με φάσμα ενέργειας από meV μέχρι GeV. Αυτά οδηγούνται σε μια περιοχή πειραματικής μελέτης 185 μέτρα μακριά. Σε ένα τυπικό πείραμα, τοποθετείται στην ακτίνα νετρονίων ένα

δείγμα από πυρήνες και ανιχνεύονται τα προϊόντα της αντίδρασης. Αυτό επιτρέπει στην ομάδα να ανακατασκευάσει την πιθανότητα αντίδρασης

ως συνάρτηση της ενέργειας νετρονίων. Τα συμπεράσματα που βγαίνουν από το nTOF χρησιμοποιούνται από την αστροφυσική για την μελέτη της αστρικής εξέλιξης, από την ια-

τρική για την θεραπεία των όγκων με δέσμες αδρονίων και από την πυ-ρηνικά φυσική για αποτέφρωση ραδιενεργών πυρηνικών αποβλήτων.

9.22 OSQAR

Το «Optical Search for QED Vacuum Bifringence, Axions and

Photon Regeneration» (OSQAR) πείραμα του CERN αναζητά υποθετικά σωματίδια που ονομάζονται αξιόνια και μελετά τις ιδιότητες του κενού. Σύμφωνα με κάποιες θεωρίες, τα αξιόνια θα μπορούσαν να είναι

συστατικά της σκοτεινής ύλης, και θα μπορούσαν να εξηγήσουν γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από αντιύλη στο σύμπαν. Το OSQAR έχει εγκατασταθεί στο CERN στα σύνορα της Γαλλίας

και της Ελβετίας. Κάνει χρήση δύο υπεραγώγιμων μαγνητικών διπόλων του ίδιου τύπου με αυτά που χρησιμοποιούνται στο LHC.

«Φως που λάμπει μέσα από έναν τοίχο"

Το OSQAR αναζητά αξιόνια εκθέτοντας μια ακτίνα λέιζερ που πε-

ριέχει φωτόνια σε 9 Tesla μαγνητικό πεδίο έντασης 9 Tesla. Αυτό το πε-δίο, το ισχυρότερο που χρησιμοποιήθηκε ποτέ σε μια έρευνα, ενδέχεται να μετατρέψει μερικά από τα φωτόνια του λέιζερ σε αξιόνια.


Οι ερευνητές ρίχνουν το λέιζερ σε ένα θάλαμο κενού που περιέχει ένα φράγμα που σταματά φωτόνια αλλά αφήνει αξιόνια να περνούν. Ε-

φόσον υπάρξει αναλαμπή φωτός από την άλλη πλευρά του φράγματος, οι ερευνητές θα συμπεράνουν ότι τα αξιόνια πέρασαν το φράγμα και ξανα-

μετατράπηκαν σε ανιχνεύσιμα φωτόνια στην άλλη πλευρά. Όσο ισχυρό-τερο είναι το μαγνητικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα δη-μιουργίας αξιονίων.

Επίλυση μερικών από τα μεγάλα μυστήρια στη φυσική

Μερικοί θεωρητικοί πιστεύουν ότι αξιόνια παρήχθησαν κατά τη

διάρκεια του Big Bang, και ότι εξακολουθούν να παράγονται από τον ή-λιο. Τα αξιόνια έχουν μικροσκοπική μάζα, κατά 500 εκατομμύρια φορές μικρότερη από αυτή του ηλεκτρονίου. Δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και

αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη, οπότε είναι δύσκολο να παρατηρη-θούν. Τα αξιόνια θα μπορούσαν να είναι ένα συστατικό της μυστηριώ-δους σκοτεινής ύλης, που αποτελεί το 26% του σύμπαντος. Επίσης, είναι

ένα σημαντικό συστατικό της θεωρίας των χορδών, η οποία λέει ότι τα στοιχειώδη σωματίδια, όπως τα κουάρκ και τα γκλουόνια συνδέονται μέ-

σω χορδών ταλάντωσης. Τα αξιόνια μπορεί επίσης να βοηθήσουν να λυθεί ένας γρίφος στο Καθιερωμένο Πρότυπο είναι γνωστός ως το «ισχυρό πρόβλημα CP». Μετά

τη Μεγάλη Έκρηξη, υπήρχαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης στο σύ-μπαν. Αλλά τώρα ζούμε σε ένα σύμπαν αποτελείται από ύλη, μια απόδει-

ξη ότι κατά κάποιο τρόπο επικράτησε η ύλη. Σύμφωνα με την θεωρία, οι ίδιοι φυσικοί νόμοι ισχύουν για τα σωματίδια και αντισωματίδια. Αλλά, αν αυτό ισχύει, η θεωρία αδυνατεί να εξηγήσει γιατί έχουν έχουν επιβιώ-

σει, από τις αρχές του Σύμπαντος περισσότερα σωματίδια από ότι αντι-σωματίδια. Μέχρι στιγμής, όλες οι διαπιστωθείσες παραβιάσεις της συμ-μετρίας σχετίζονται με ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Ωστόσο, ορισμένοι φυ-

σικοί πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να δημιουργηθούν αξιόνια αν η ισχυ-ρή αλληλεπίδραση παραβιάζει τη συμμετρία CP.

Ιδιότητες κενού

Το OSQAR μελετά επίσης τις ιδιότητες του κενού όταν εκτίθεται σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και λέιζερ. Με την παρουσία των δύο, το κενό

πιστεύεται ότι μεταβάλλει την πορεία του φωτός. Η κατανόηση αυτών των ιδιοτήτων θα βοηθήσει τη μελλοντική έρευνα που βασίζεται σε κενά.

To OSQAR ξεκίνησε την λήψη δεδομένων το 2006. Συμπληρώνει το (CAST), το οποίο ψάχνει για τα αξιόνια που παράγονται από τον Ήλιο.

9.23 TOTEM

Το "Total elastic and diffractive cross-section measurement" (ΤΟΤΕΜ) επικεντρώνεται σε μελέτη των σωματιδίων, που μέχρι τώρα δεν

ήταν εφικτή με τα πειράματα γενικής χρήσης. Ανάμεσα στα άλλα μετρά το μέγεθος του πρωτονίου και παρακολουθεί με ακρίβεια τη φωτεινότητα

του (LHC). Η φωτεινότητα είναι ο αριθμός των σωματιδίων ανά μονάδα


επιφάνειας και ανά μονάδα χρόνου. Για να το επιτύχει αυτό το TOTEM πρέπει να είναι σε θέση να ανιχνεύσει τα σωματίδια που παράγονται πο-

λύ κοντά στη δέσμη του LHC. Περιλαμβάνει ανιχνευτές που στεγάζονται σε ειδικά διαμορφωμένους θαλάμους κενού που «Roman pots» και συν-

δέονται με τους σωλήνες της δέσμης στον LHC. Υπάρχουν οκτώ τέτοιοι θάλαμοι τοποθετημένοι σε ζεύγη, σε τέσσερις θέσεις εκατέρωθεν του ση-

μείου σύγκρουσης του πειράμα-

τος CMS. Αν και τα δύο πειράματα είναι επιστημονικά ανεξάρτητα,

το TOTEM συμπληρώνει τα απο-τελέσματα από τον ανιχνευτή του

CMS και από άλλα πειράματα του LHC. Ο ανιχνευτής TOTEM βά-

ρους 20 τόνων, αποτελείται από ανιχνευτές αερίου ηλεκτρονίων,

πολλαπλασιαστή και θαλάμους καθόδου, εκτός από τα 8 «Roman pots. Ο κυρίως ανιχνευτής έχει δια-στάσεις 5mΧ5m και βρίσκεται κάτω από το έδαφος κοντά στον ανιχνευτή

CMS στο Cessy της Γαλλίας. Το πείραμα TOTEM απασχολεί 143 επι-στήμονες από 9 ινστιτούτα 7 χωρών.

9.24 UA9 Το πείραμα UA9 ερευνά πώς μικροσκοπικοί κρύσταλλοι θα μπο-

ρούσαν να βελτιώσουν τον σχηματισμό παράλληλων ακτίνων, σε επιταχυ-ντές όπως πώς οι ο LHC. Γίνονται προσπάθειες να περιοριστούν οι διευ-θύνσεις που ακολουθούν τα φορτισμένα σωματίδια, καθώς περνούν μέσα

από κρυσταλλικά στερεά. Οι φυσικοί προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν μια ιδιότητα των κρυστάλλων, για να κατευθύνουν δέσμες σωματιδίων σε επιθυμητές τροχιές. Σε ένα λυγισμένο κρύσταλλο, για παράδειγμα, διο-

χετεύεται σωματίδια ακολουθώντας την κάμψη και αλλάζοντας την κα-τεύθυνσή τους.

Σε επιταχυντές αδρονίων υψηλής ενέργειας, σωματίδια που περιβάλλουν τον άξονα της

δέσμης μπορεί να εκτραπούν και να καταστρέψουν ευαίσθητα σημεία επιταχυντή. Τα συστήμα-

τα ευθυγράμμισης, που συνήθως χρησιμοποιούνται απορροφούν

αυτό το φωτοστέφανο της δέ-σμης. Χρησιμοποιώντας

ένα μικρό λυγισμένο κρύσταλλο,

αυτός θα μπορούσε να εκτρέπει τα σωματίδια του φωτοστέφανου

με συνέπεια να τους κατευθύνει στην αρχική πορεία.


Το UA9 εξετάζει αυτή την ιδέα από το 2009, χρησιμοποιώντας α-κτίνες από το SPS και κάνει πειράματα σχετικά με την αποτελεσματικό-

τητα ευθυγράμμισης των κρυστάλλων πυριτίου.


10. ΟΦΕΛΗ ΚΑΙ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΑ Το CERN, ο ευρωπαϊκός οργανισμός πυρηνικών ερευνών, συνει-

σέφερε, συνεισφέρει και θα συνεισφέρει ουσιαστικά στην κοινωνία. Αρχι-κά, είναι κοινώς αποδεκτό πως το CERN παρέχει άριστη κατάρτιση στο ερευνητικό προσωπικό που εντάσσεται στο δυναμικό του και αναπτύσσει

τις τεχνολογικές τους δεξιότητες. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός πως ο οργανισμός αυτός κινητοποιεί τους νέους σπουδαστές και τους προσφέ-

ρει μοναδικές ευκαιρίες στη διεθνή επιστημονική κοινότητα. Στη διάρ-κεια της πορείας του, μάλιστα, το CERN έφερε στο φως πολυσήμαντες ανακαλύψεις σχετικά με το Διαδίκτυο (WWW), το υπολογιστικό πλέγμα

(Grid computing), τα σωματίδια W και Z, καθώς και με την ύπαρξη της αντιύλης. Τέλος, τεράστια ήταν η συμβολή του στον ιατρικό τομέα με την

εφεύρεση της ποζιτρονικής τομογραφίας και την επιτάχυνση σωματιδίων για τη θεραπεία του καρκίνου.

10.1 World Wide Web (WWW) Το World Wide Web (WWW) είναι ένα σύστημα διασυνδεδεμένων hypertext (έγγραφα προσβάσιμα μέσω διαδικτύου). Με ένα πρόγραμμα

περιήγησης στο Web, μπορείτε να δείτε ιστοσελίδες που περιέχουν κεί-μενο, εικόνες, βίντεο και άλλα πολυμέσα, καθώς και να πλοηγηθείτε με-

ταξύ τους μέσω υπερσυνδέσμων. Το Μάιο του 1970 στο περιοδικό Popular Science, o Arthur C. Clarke προέβλεψε ότι κάποια μέρα δορυ-φόροι θα φέρουν τη συσσωρευμένη γνώση του κόσμου στα δάχτυλά μας

χρησιμοποιώντας μια κονσόλα που θα συνδυάζει τη λειτουργικότητα της Xerox, τηλέφωνο, τηλεόραση και ένα μικρό υπολογιστή, επιτρέποντας τη μεταφορά δεδομένων και βίντεο σε όλο τον κόσμο. Χρησιμοποιώντας έν-

νοιες από προηγούμενα συστήματα hypertext του, όπως ENQUIRE, Βρε-τανός μηχανικός επιστήμονας πληροφορικής και εκείνη την ώρα υπάλ-

ληλος του CERN, o Sir Tim Berners-Lee, τώρα Διευθυντής της Κοινο-πραξίας του Παγκόσμιου Ιστού, έγραψε μια πρόταση το Μάρτιο του 1989 για το τι να γίνει τελικά το WWW. Στο CERN, το ευρωπαϊκό ερευνητικό

οργανισμό κοντά στη Γενεύη, ο επιστήμονας Robert Cailliau πρότεινε το Νοέμβριο του 1990 να χρησιμοποιούν hypertext για σύνδεση και πρό-

σβαση σε πληροφορίες των διαφόρων ειδών, όπως ένα δίκτυο κόμβων στο οποίο ο χρήστης μπορεί να περιηγηθεί κατά βούληση, έργο που εισήχθη στο κοινό το Δεκέμβριο του ίδιου έτους.

10.2 Grid computing

Το Grid computing (Δίκτυο Κατανεμημένης Υπερ-υπολογιστικής

Ισχύος) είναι μια αρχιτεκτονική διαμοιρασμού εφαρμογών, πόρων που καθιστά ικανή όχι μόνο την επικοινωνία (όπως το Διαδίκτυο) αλλά παρέ-

χει τη δυνατότητα στα συνδεδεμένα ετερογενή συστήματα να μοιράζονται την υπολογιστική ισχύ του υπολογιστή τους και τον αποθηκευτικό του χώρο με ασφάλεια και διαφάνεια σε παγκόσμιο επίπεδο. Έτσι, στην πε-

ρίπτωση που ο υπολογιστής μας είναι τόσο φορτωμένος ώστε δε μπορεί να τρέξει κάποια εφαρμογή, το Grid computing επιτρέπει τη χρήση κά-


ποιου άλλου υπολογιστή, συνδεδεμένου στο δίκτυο, για την επίτευξη του στόχου μας.

Το Grid computing αποτελεί εφεύρεση του CERN (Ευρωπαϊκός Οργανι-σμός Πυρηνικών Ερευνών). Το γνωστό παγκοσμίως Worldwide LHC

Computing Grid (WLCG), δηλαδή το υπολογιστικό πλέγμα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), ξεκίνησε να λειτουργεί στις 3 Οκτωβρίου 2008 με σκοπό τη διαχείριση της τεράστιας ποσότητας δεδομένων που

παράγονται από το Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Είναι γεγονός πως το Grid computing παρέχει στους

επιστήμονες το προνόμιο πρό-σβασης και ελέγχου και άλ-

λων επιστημονικών συσκευών, πέρα από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, όπως ενός τηλε-

σκοπίου. Επιπλέον, σήμερα το Grid computing χρησιμοποι-

είται στον κλάδο της βιοϊατρι-κής, της μηχανολογίας, των οικονομικών κ.α. Επίσης,

πολλοί είναι και οι καλλιτέχνες που το χρησιμοποιούν, με στόχο για παράδειγμα τη δημιουργία πολύ-πλοκων κινουμένων σχεδίων για μια παιδική ταινία. Παρατηρούμε, λοι-

πόν, πώς το Grid computing δεν αφορά μόνο τον επιστημονικό τομέα. Στόχος των επιστημόνων είναι να δημιουργήσουν το “The Grid” δηλαδή

έναν υπερυπολογιστή που συνιστάται από εκατομμύρια υπολογιστικούς πόρους από όλο τον κόσμο. Ωστόσο, σήμερα, χιλιάδες είναι τα μικρότερα grids που λειτουργούν.

10.3 Η ανακάλυψη σωματιδίων

Το 1779, το CERN αποφάσισε να μετατρέψει το Super Proton

Synchroton (SPS) σε επιταχυντή πρωτονίων-αντιπρωτονιων .Η εφεύρεση ονομάζεται στοχαστική ψύξη, η οποία θα επέτρεπε επαρκή αριθμό αντι-

πρωτονιων να συσσωρεύσει να κάνει μια δέσμη,αυτό ήταν το κλειδί για την επιτυχία αυτού του σχεδίου.Οι πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονιων σημειώθηκαν δυο χρόνια μετά την έγκριση του σχεδίου

και δυο πειράματα με όνομα UA1 και UA2, άρχισαν να ψάχνουν τις συ-γκρούσεις για σημάδια W και Z σωματιδίων .ΤΟ 1983, το CERN ανακοί-νωσε την ανακάλυψη των W και Z σωματιδίων.Η ανακάλυψη ήταν τόσο

σημαντικό γεγονός που οι Carlo Rubbia και Simon van der Meer, οι βασικοί επιστήμονες πίσω από την ανακάλυψη έλαβαν το Βραβείο Νό-

μπελ στη Φυσική μόλις ένα χρόνο μετά.O Carlo Rubbia ήταν εμπνευ-στής της μετατροπής του επιταχυντή SPS σε επιταχυντή πρωτονίων-αντιπρωτονιων και ήταν εκπρόσωπος του πειράματος UA1.Ο Simon van

der Meer εφηύρε τη στοχαστική τεχνική ψύξης, ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία του επιταχυντή.


Το μποζόνιο του Χιγκς είναι το σωματίδιο που αντιστοιχεί στο πεδίο του Χιγκς, το οποίο προσδίδει μάζα στην ύλη. Είναι στοιχειώδες σωματίδιο,

δηλαδή δεν έχει εσωτερική δομή και δεν αποτελείται από άλλα, συστατι-κά σωματίδια. Παρόλα αυτά, είναι εξαιρετικά ασταθές και όταν σχηματι-

στεί καταρρέει σχεδόν ακαριαία και δίνει άλλα υποατομικά σωματίδια. Στην θεωρία της σχετικότητας, υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ σω-ματιδίων με και χωρίς μάζα: Κάθε άμαζο σωματίδιο ταξιδεύει με την τα-

χύτητα του φωτός, ενώ τα σωματίδια με μάζα δεν μπορούν να αγγίξουν ποτέ αυτό το όριο ταχύτητας. Πως προκύπτει η μάζα στα υποατομικά σωματίδια; Ο Higgs πρότεινε πως το κενό περιέχει ένα «πανταχού παρών»

πεδίο που μπορεί να επιβραδύνει κάποια (ειδάλλως άμαζα) στοιχειώδη σωματίδια - όπως ένα δοχείο με μέλι επιβραδύνει μία σφαίρα μεγάλης

ταχύτητας. Τέτοια σωματίδια θα συμπεριφέρονται σαν σωματίδια με μά-ζα, που ωστόσο ταξιδεύουν με ταχύτητες μικρότερες αυτής του φωτός. Άλλα σωματίδια - όπως τα φωτόνια - είναι απρόσβλητα στο πεδίο: δεν ε-

πιβραδύνονται και παραμένουν άμαζα. Το μποζόνιο Ζ ανακαλύφθηκε σαν το ενδιάμεσο μιας νέου τύπου

αντίδρασης νετρίνο. Το ουδέτερο μποζόνιο Ζ και τα ηλεκτρικά φορτισμέ-να μποζόνια W+ και W-είναι οι φορείς της ασθενούς δύναμης όπως το φωτόνιο, για παράδειγμα, είναι ο φορέας της ηλεκτρομαγνητικής δύνα-

μης. Ο ρόλος του μποζονίου Ζ είναι κατά κάποιο τρόπο όχι τόσο προφα-νής, παρ' όλα αυτά εξίσου σημαντικός! Το νετρίνο είναι ένα αφόρτιστο και πολύ ελαφρύ σωματίδιο, του οποίου η ύπαρξη προτάθηκε από τον

αυστριακό φυσικό Βόλφγκανγκ Πάουλι, ώστε να ισχύει η αρχή διατήρη-σης της ορμής και της ενέργειας στην ραδιενεργή εκπομπή ηλεκτρονίων

από τον ατομικό πυρήνα. Αυτή η αλληλεπίδραση ουδετέρων ρευμάτων ήταν το χαμένο κομμάτι ενός παζλ στο οποίο οι δυνάμεις που προκα-λούνται από τα μποζόνια W ενώνονται κομψά με την δύναμη του ηλε-

κτρομαγνητισμού, που οφείλεται στο φωτόνιο. Στα 1990, επιταχυντές σωματιδίων στο κέντρο του γραμμικού επιταχυντή του Στάνφορντ και στο CERN παρήγαγαν 12 εκατομμύρια από αυτά τα μποζόνια Ζ σε ελεγχό-

μενο περιβάλλον και μελέτησαν λεπτομερώς τις διασπάσεις τους. Το Ζ διασπάται σε ζευγάρια όλων των ειδών κουάρκ και λεπτονίων, με εξαίρε-

ση το βαρύ υψηλό (top) κουάρκ. Τα κουάρκ παράγονται από τα Ζ, εκ-πέμπουν γκλουόνια (τους διαδότες των ισχυρών αλληλεπιδράσεων) και συνεπώς τα πειράματα αυτά έδωσαν υψηλής ακρίβειας πληροφορίες γι'

αυτά. Το μποζόνιο W είναι ένα από τα πέντε σωματίδια που είναι υπεύ-

θυνα για την διάδοση των δυνάμεων της φύσης. Είναι υπεύθυνο για δυο από τις πιο εκπληκτικές ανακαλύψεις του 20ου αιώνα δηλαδή ότι η φύ-ση έχει προτίμηση προσανατολισμού δεξιά-αριστερά και ότι η φυσική

της αντιύλης είναι ανεπαίσθητα διαφορετική από τη φυσική του κόσμου που βλέπουμε γύρω μας και που αποτελείτε από ύλη. Το μποζόνιο W παρουσιάζεται με θετικό και αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Μαζί με το η-

λεκτρικά ουδέτερο Ζ μποζόνιο, είναι υπεύθυνα για τη δύναμη που είναι γνωστή ως ασθενής πυρηνική, η όποια είναι υπεύθυνη για κάποιες μορ-

φές της πυρηνικής διάσπασης. Το σωματίδιο W είναι πολύ βαρύ, πράγ-μα που σημαίνει ότι οι επιδράσεις του έχουν πολύ μικρό βεληνεκές και ότι είναι πολύ ασθενείς στη κλίμακα ενεργειών της καθημερινής ζωής.


Ο μεγάλος επιταχυντής του CERN για πρώτη φορά το 2009 πραγματοποίησε την πρώτη ξεκάθαρη παρατήρηση ενός αγνώστου υποα-

τομικού σωματιδίου, το οποίο ονομάστηκε Chi_b (3P). Η ανακάλυψη, που θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις δυνά-

μεις που συγκροτούν και συγκρατούν την ύλη. Το νέο σωματίδιο αποτε-λεί μια περισσότερο διεγερμένη κατάσταση των σωματιδίων Chi που έ-χουν ήδη ανιχνευθεί σε προηγούμενες συγκρούσεις σωματιδίων, σύμ-

φωνα με τον καθηγητή Ρότζερ Τζόουνς του πειράματος Atlas του CERN. Το νέο σωματίδιο αποτελείται από ένα «beauty» κουάρκ και ένα «beauty» αντι-κουαρκ, που είναι συνδεδεμένα. Tα κουάρκ (quarks) θεω-

ρούνται σήμερα βασικοί τύποι των στοιχειωδών σωματιδίων της ύλης από τα οποία αποτελούνται τα βαρυόνια (baryons) και τα μεσόνια (mesons).

Μαζί με τα γκλουόνια, θεωρούνται τα μόνα στοιχειώδη σωματίδια που μπορούν και αλληλεπιδρούν ισχυρά. Το αντικουάρκ είναι στοιχειώδες σωμάτιο της αντιύλης. Είναι το αντισωμάτιο του κουάρκ. Κουάρκ και α-

ντικουάρκ έχουν ίδια μάζα και χρόνο ζωής αλλά αντίθετο φορτίο, χρώμα και βαρυονικό αριθμό.Η δύναμη που συνδέει αυτά τα δυο είναι ισχυρή

πυρηνική δύναμη, συνεπώς η ανακάλυψη του νέου σωματιδίου ρίχνει περισσότερο φως σε αυτή τη θεμελιώδη δύναμη της φύσης, η οποία επί-σης συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια στους πυρήνες.

10.4 Ιατρική Στις μέρες μας, πάνω από τους μισούς επιταχυντές σωματιδίων

στον κόσμο χρησιμοποιούνται μόνο στην Ιατρική επιστήμη, για την α-πεικόνιση ή και τη θεραπεία, και μόνο λίγοι για ερευνητικούς σκοπούς.

Απεικόνιση

Μια σύγχρονη μέθοδος διάγνωσης και απεικόνισης στην Ιατρική χρησιμοποιεί ραδιοφάρμακα, τα οποία αποτελούνται από ραδιενεργές

ουσίες, κατά τη διάσπαση των ο-

ποίων εκπέμπονται σωματίδια. Από την ανίχνευση και ανάλυση αυτών

των σωματιδίων μπορεί να δοθεί ποικιλία πολύτιμων πληροφοριών σχετικών με το μεταβολισμό του

σώματος. Οι εικόνες αυτές που προκύπτουν από την ανάλυση των σωματιδίων συντίθενται με παρό-

μοιους τρόπους με αυτούς των α-κτίνων-Χ, μεθόδου δεδομένης εδώ

και αρκετά χρόνια στον τομέα της Ιατρικής και που παρέχει ανεκτίμη-

τες πληροφορίες.

Ο αριθμός των ανθρώπων που χρησιμοποιούν ραδιοφάρμακα για τη διάγνωση ασθενειών σήμερα ανέρχεται περίπου στα 20 εκατομμύρια.

Εκτός από τη μεγάλη σημασία τους όμως, η προσοχή εστιάζεται στο ότι η παρασκευή τους πρέπει να γίνεται κοντά στα νοσοκομεία ή κέντρα στα


οποία χρησιμοποιούνται, καθώς έχουν μικρό χρόνο ζωής. Παράγονται μέσω δεσμών πρωτονίων μεγάλης έντασης που προέρχονται από επιτα-

χυντές, όπως συμβαίνει και στο CERN, το οποίο προμηθεύει με ραδιο-φάρμακα το Νοσοκομείο του Καντονιού

της Γενεύης στην Ελβετία. Η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (Positron Emission Tomography, PET)

είναι κι αυτή μια μορφή ραδιοφαρμα-κευτικής διάγνωσης. Αποτελεί μια δυ-ναμική μέθοδο που μπορεί να αποτρέ-

ψει βιοψίες και μπορεί να ανιχνεύσει ιδιαίτερα μικρούς όγκους, η ανάπτυξη

της οποίας οφείλεται κυρίως στο CERN. Το σύστημα PET επιτρέπει την ανίχνευ-ση μεταβολών σε ιστούς και όργανα που

σχετίζονται με ασθένειες, πολύ πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα αυτών των ασθενειών. Σε μια απλή περιγραφή της διαδικασίας, το ραδιοφάρμα-

κο που εκπέμπει ποζιτρόνια (τα αντισωματίδια των ηλεκτρονίων) χορηγεί-ται στον ασθενή. Τα ποζιτρόνια αυτά εξαϋλώνονται με τυχαία γύρω ηλε-κτρόνια και εκπέμπουν δύο ακτίνες γάμμα, προσδιορίζοντας έτσι την

ακριβή θέση που έγινε η εξαΰλωση. Πρόδρομοι των ανιχνευτών που χρησιμοποιούνται στα συστήματα PET σχεδιάστηκαν στο CERN.

Θεραπεία

Μία μέθοδος θεραπείας που είναι ευρέως διαδεδομένη είναι η ρα-διοθεραπεία. Εφαρμόζεται σε περισσότερους από τους μισούς καρκινο-παθείς ανά τον κόσμο και είναι μία μέθοδος στην οποία το νυστέρι αντι-

καθίσταται από ένα σωματίδιο, ικανό να στειρώσει τα κακοήθη καρκινικά κύτταρα αποκόβοντας το DNA που ευ-

θύνεται για τον πολλαπλασιασμό τους. Η πιο διαδεδομένη μορφή της

ραδιοθεραπείας χρησιμοποιεί ένα είδος ακτίνων-Χ ή ηλεκτρόνια, που προέρχο-νται από έναν γραμμικό επιταχυντή

παρόμοιο αλλά μικρότερο από το Με-γάλο Επιταχυντή Συγκρουομένων Δε-

σμών Ηλεκτρονίων και Ποζιτρονίων του CERN (Large Electron-Positron Collider, LEP). Οι ακτίνες-Χ ή οι δέ-

σμες ηλεκτρονίων κατευθύνονται πάνω στον όγκο και έχουν όση ενέργεια

χρειάζεται για να φτάσουν και να «χτυπήσουν» τα καρκινικά κύτταρα.

Τα νετρόνια είναι κι αυτά μέρος της ραδιοθεραπείας. Απελευθερώ-νουν ενέργεια με τρόπο διαφορετικό από τις ακτίνες-Χ ή τα ηλεκτρόνια,

γεγονός που τα καθιστά καταλληλότερα για τη θεραπεία ορισμένων ό-γκων. Αυτά παράγονται σε κύκλοτρα, κυκλικούς επιταχυντές οι οποίοι επιταχύνουν πρωτόνια που πέφτουν πάνω σε στόχους βηρυλλίου. Αυτό


το είδος της θεραπείας είναι πιο δαπανηρό, έχει βέβαια το πλεονέκτημα ότι τα κύκλοτρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την παραγωγή

ραδιοφαρμάκων. Με τις τελευταίες όμως

εξελίξεις, επιταχυντές πρωτο-νίων έχουν αρχίσει να χρησι-μοποιούνται για τη ραδιοθε-

ραπεία ή τη θεραπεία με α-δρόνια, καθώς το πεδίο αυτό γίνεται γνωστότερο. Τα πλεονε-

κτήματα των πρωτονίων είναι ότι εναποθέτουν όλη τους την

ενέργεια στο ίδιο σημείο, πα-ρέχοντας έτσι μεγάλη ακρίβεια και καθιστώντας τη θεραπεία

με αδρόνια ιδανική για όγκους κοντά σε ζωτικά όργανα. Ήδη σε εργα-στήρια στον Καναδά, τη Γαλλία, τη Γερμανία, τη Σουηδία, την Ελβετία,

τη Μεγάλη Βρετανία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία, την Ιαπωνία, τη Νότια Αφρική, ασθενείς υποβάλλονται με επιτυχία σε θεραπεία με αδρό-νια, με τη χρήση επιταχυντών οι οποίοι προορίζονται καθαρά για έρευνα.

Σήμερα, το ίδιο το CERN, με την εμπειρία που έχει συσσωρευτεί στις πρωτοποριακές αυτές εγκαταστάσεις, σχεδιάζει έναν επιταχυντή πρωτο-νίων και ιόντων άνθρακα αποκλειστικά για ιατρικούς σκοπούς. Γνωστό

ως PIMMS (Συσκευή Ιατρικής Μελέτης Πρωτονίων Ιόντων, Proton Ion Medical Machine Study), το πρόγραμμα αυτό αποτελεί μια πραγματικά

διεθνή συνεργασία.


11. ΤΟ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟ ΤΟΥ CERN

Το CERN απασχολούνται μόνιμα, περίπου 3000 εργαζόμενοι, οι οποίοι καλύπτουν μια μεγάλη ποικιλία επαγγελμάτων και δεξιοτήτων,

όπως μηχανικοί, τεχνικοί, τεχνίτες, διοικητικοί, εργάτες ... Το προσωπικό του CERN σχεδιάζει και κατασκευάζει τα πολύπλο-

κα μηχανήματα και εξασφαλίζει την ομαλή λειτουργία τους. Βοηθά στην προετοιμασία, επίτευξη, ανάλυση και ερμηνεία των πολύπλοκων επιστη-μονικών πειραμάτων και επιτελεί τα διάφορα καθήκοντα που απαιτού-

νται ώστε να καταστεί ένας τόσο ιδιαίτερος οργανισμός επιτυχής στο έργο του. Περίπου 6500 επιστήμονες, σχεδόν οι μισοί φυσικοί σωματιδίων, έρχονται στο CERN για τις έρευνές τους. Εκπροσωπούν 500 Πανεπιστή-

μια και περισσότερα από 80 κράτη.

ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΕΡΕΥΝΗΤΩΝ ΤΟΥ CERN ANA ΕΘΝΙΚΟΤΗΤΑ (ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012)

ΚΡΑΤΗ ΜΕΛΗ ΑΛΛΑ ΚΡΑΤΗ

Αυστρία 102 Αίγυπτος 7

Βέλγιο 138 Αργεντινή 18

Βουλγαρία 53 Αρμενία 13

Τσεχία 202 Αυστραλία 28

Δανία 75 Βραζιλία 102

Φιλανδία 101 Γεωργία 10

Γαλλία 908 Εσθονία 17

Γερμανία 1318 Ιράν 16

Ελλάδα 105 Ιρλανδία 13

Ουγγαρία 57 Ισλανδία 3

Ιταλία 1417 Καναδάς 107

Ολλανδία 186 Κίνα 185

Νορβηγία 90 Κολομβία 10

Πολωνία 206 Κορέα 91

Πορτογαλία 133 Κούβα 4

Σλοβακία 61 Κροατία 21

Ισπανία 363 Κύπρος 9

Σουηδία 88 Λευκορωσία 22

Ελβετία 397 Λιθουανία 13

Αγγλία 784 Μαρόκο 6

ΣΥΝΟΛΟ 6784 Μεξικό 43

Νέα Ζηλανδία 11

Νότιος Αφρική 21

ΚΡΑΤΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΕΣ Πακιστάν 22

Ινδία 134 Περού 2

Ιαπωνία 225 Σαουδική Αραβία 3

Ρωσία 859 Σλοβενία 38

Τουρκία 83 Ταϊλάνδη 5

Η.Π.Α 1749 Χιλή 4

ΣΥΝΟΛΟ 3050 FYROM 2

Λοιπά κράτη 8

ΚΡΑΤΗ ΥΠΟΨΗΦΙΑ ΠΡΟΣ ΕΝΤΑΞΗ ΣΥΝΟΛΟ 854

Ισραήλ 67

Σερβία 26

Ρουμανία 78 ΣΥΝΟΛΟ 171

ΓΕΝΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ 10859


12. ΚΟΣΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ CERN

Το κόστος λειτουργίας του CERN, την τελευταία επταετία, ανέρχε-ται περίπου στα 900 εκατομμύρια € το χρόνο. Το κάθε κράτος μέλος συ-

νεισφέρει ανάλογα με το δικό του ΑΕΠ. Η χώρα μας συμμετέχει ενεργά στην χρηματοδότηση καταθέτοντας το 1,96% του προϋπολογισμού του

CERN. Για το 2007 η συμμετοχή της χώρας μας ανερχόταν στα 13,5 εκατομμύρια ευρώ από τον συνολικό ετήσιο προϋπολογισμό των 704 ε-κατομμυρίων ευρώ. Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται το κόστος λειτουρ-

γίας του ερευνητικού κέντρου για τα τελευταία χρόνια, σε ελβετικά φρά-γκα (CHF).

Θα πρέπει να τονίσουμε ότι, ενώ κάθε χώρα μέλος συμμετέχει στην χρηματοδότηση ανάλογα με τις οικονομικές της δυνατότητες, στις αποφάσεις του συμβούλιου του εργαστηρίου, συμμετέχουν όλα τα κράτη

μέλη ομότιμα. Ανάλογα με το ΑΕΠ της κάθε χώρας είναι και οι θέσεις των επιστημόνων που μπορούν να εργαστούν στο CERN.


13. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

13.1 Τι μάθαμε από την συνέντευξη του κ. Θ. Αλε-ξόπουλου

Το CERN ξεκίνησε μετά τον 2ο Παγκόσμιο Πόλεμο, από την ανά-

γκη της επιστημονικής κοινότητας να ενώσει τους επιστήμονες της Ευρώπης σε ένα Εργαστήριο έρευνας της δομής της ύλης.

Για να δούμε το εσωτερικό της ύλης πρέπει να έχουμε τα κατάλ-

ληλα «μικροσκόπια». Αυτά είναι οι επιταχυντές σε συνδυασμό με τις ανιχνευτικές διατάξεις που αναπτύσσονται στα σημεία σύγ-

κρουσης των δεσμών.

Μια από τις υποψήφιες χώρες για να φιλοξενήσουν τις εγκαταστά-

σεις αυτού του μεγάλου εργαστηρίου, ήταν και η Ελλάδα, στην περιοχή της Ελευσίνας, η οποία δεν επιλέχτηκε λόγω έλλειψης

μεγάλου αεροδρομίου, εκείνη της εποχή.

Μια από τις μεγαλύτερες δυσκολίες που αντιμετώπισαν οι επιστή-

μονες στην κατασκευή του μεγάλου επιταχυντή των αδρονίων (LHC), ήταν η ψύξη των υπεραγώγιμων μαγνητών σε θερμοκρασία σχεδόν στο απόλυτο μηδέν.

Μπορούμε να φανταστούμε το πεδίο Higgs σαν μια περιοχή γε-μάτη με μέλι, μέσα στην οποία κυλά μια μπάλα με αποτέλεσμα να

κολλά το μέλι πάνω της και να αυξάνει την μάζα της μπάλας.

Με την ανακάλυψη του σωματιδίου του Higgs σε καμιά περίπτωση

δεν λύθηκε το πρόβλημα της δημιουργίας του σύμπαντος, αλλά απλώς βάλαμε ένα πετραδάκι στο οικοδόμημα της επιστήμης.

Από την διάσπαση των πρωτονίων δεν μπορούμε να πάρουμε ενέρ-

γεια, όπως παίρνουμε πυρηνική ενέργεια κατά την διάσπαση των πυρήνων.

Αν λόγω οικονομικής κρίσης η Ελλάδα ή κάποιες άλλες χώρες

σταματούσαν την χρηματοδότηση του Ερευνητικού κέντρου, αυτό θα ήταν καταστροφικό για την πρόοδο της επιστήμης και γενικό-τερα την πρόοδο της κοινωνίας.

Μπορεί η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs να είναι το περισσό-τερο γνωστό επίτευγμα του CERN, υπάρχει όμως στην διαδρομή

της λειτουργίας του πλήθος επιτευγμάτων περισσότερο ή λιγότερο γνωστών, τα οποία ήταν σημαντικότατα σε πολλές άλλες επιστήμες.

Δεν μπορούμε σήμερα να γνωρίζουμε πως θα μπορούσαμε να χρη-

σιμοποιήσουμε στην καθημερινή ζωή το σωματίδιο Higgs, όπως δεν γνώριζαν πριν από 100 χρόνια οι επιστήμονες, πως χρησιμο-

ποιούμε εμείς σήμερα το ηλεκτρόνιο ή τα ηλεκτρομαγνητικά κύ-ματα.

Δεν υπάρχουν κίνδυνοι από τα πειράματα του μεγάλου εργαστηρί-ου, αφού συγκρούσεις με πολύ μεγαλύτερες ενέργειες, γίνονται

συνεχώς με τα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας. Επιπλέον τα


πειράματα γίνονται σε βάθος 100 μέτρων και απορροφώνται από το έδαφος όσα σωματίδια διαφεύγουν.

Η έρευνα για την δομή της ύλης δεν έρχεται σε σύγκρουση με τη θρησκεία, αφού οι επιστήμονες ασχολούνται με την ύλη και η

θρησκεία με το πνεύμα, την ψυχή του ανθρώπου.

Για να δουλέψει ένας νέος επιστήμονας στο CERN αρκεί να έχει

καλούς βαθμούς σαν φοιτητής και μεγάλη όρεξη για δουλειά, πέ-ρα από τα συνηθισμένα ωράρια.


13.2 Η συνέντευξη του κ. Θ. Αλεξόπουλου

Ο κ. Αλεξόπουλος Θεόδωρος είναι Καθη-γητής στον Τομέα Φυσικής της Σχολής

Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσι-κών Επιστημών (ΣΕΜΦΕ) του Εθνικού Με-τσόβιου Πολυτεχνείου και επιστημονικός

συνεργάτης του CERN. Στα πλαίσια της Ερευνητικής μας

εργασίας, μας έδωσε την παρακάτω διαδι-κτυακή συνέντευξη:

Έχουμε πληροφορηθεί από τον καθηγητή μας ότι είστε ένας από του Έλληνες επιστήμονες που συνεργάζεστε με το CERN και θα θέλαμε να μας εξηγήσετε με απλά λόγια που ακριβώς επικεντρώ-

νεται η έρευνά σας. (Σκούρας Κων/νος)

Να κάνω μια εισαγωγή για το τι υπάρχει εδώ στο CERN. Το εργαστή-ριο κτίστηκε με στόχο την ιδέα της έρευνας της δομής της ύλης, θέλοντας ουσιαστικά να καταλάβουμε από τι αποτελείται η βασική ύλη και όταν λέμε βασική ύλη, θα ξέρεις από τα μαθήματά σου, ότι ή ύλη αποτελείται από ο-ρισμένα σωματίδια, τα συστατικά, τα οποία απαρτίζουν όλα τα άλλα πράγ-ματα, όπως τα άτομα και μετά τα μόρια και κ.λ.π και προσπαθούμε να δούμε από τι αποτελείται για παράδειγμα το πρωτόνιο. Να δούμε αν υπάρ-χουν και άλλα συστατικά που υπάρχουν μέσα στο πρωτόνιο και όντως έ-χουμε δει ότι υπάρχουν και άλλα πράγματα. Τελικά η ύλη δεν σταματάει κάπου, αλλά φαίνεται ότι διαμελίζεται συνεχώς και ο διαμελισμός έχει να κάνει με τα εργαλεία που διαθέτεις κάθε φορά, δηλαδή όσο καλύτερα μι-κροσκόπια έχεις τόσο πιο βαθειά θα μπεις στην ύλη και θα δεις από τι απο-τελείται. Επιπλέον θέλουμε να δούμε αυτά τα συστατικά πως συγκρατού-νται στη θέση τους, δηλαδή ποιες είναι οι δυνάμεις οι οποίες κρατούν αυτά στη θέση τους. Για παράδειγμα, γνωρίζεις από το σχολειό, ότι υπάρχουν τέσσερεις βασικές δυνάμεις, τις οποίες μελετάμε, όπως είναι για παράδειγ-μα η βαρύτητα, με την οποία είμαστε πολύ εξοικειωμένοι ως άνθρωποι, με-

τά είναι η ισχυρή δύναμη, που έχει να κάνει με τα σωματίδια που υπάρ-χουν μέσα στον πυρήνα, μετά η ηλεκτρική και η μαγνητική δύναμη (ξέρεις ηλεκτρομαγνητισμό, ε;) και τέλος υπάρχει η ασθενής δύναμη. Αυτές είναι οι τέσσερεις γνωστές δυνάμεις. Θέλουμε να δούμε αν υπάρχουν τίποτε άλ-λες κρυφές δυνάμεις. Επιπλέον θέλουμε να δούμε αν όλες αυτές οι δυνά-μεις προέρχονται από μια δύναμη, γιατί πιστεύουμε ότι για κάποιο λόγο η ανθρωπότητα, από τα πολύ-πολύ παλιά χρόνια, πίστευε ότι μάλλον ο Θεός έφτιαξε όλον αυτό τον κόσμο με απλό τρόπο. Δεν πρέπει να έχει βάλει πολ-

Ο κ. Θ. Αλεξόπουλος


λά πράγματα μέσα στο παιχνίδι, που λέμε, και θα πρέπει μάλλον να υπάρ-χει μία δύναμη, η οποία με την πάροδο του χρόνου και όταν λέω πάροδο του χρόνου, την μεταβολή της ενέργειας ουσιαστικά, να αλλάζει. Με λίγα λόγια σκέψου ένα νόμισμα με δύο όψεις, δηλαδή να υπάρχει μια οντότητα, μια δύναμη η οποία να ενοποιεί όλες τις άλλες δυνάμεις, μάλλον να υπάρ-χει μια ενοποιημένη δύναμη η οποία περιγράφει τη φύση και από εκεί και πέρα, στην ενέργεια που ζούμε αυτή την στιγμή, να έχει συμβεί κάτι που να έχει σπάσει αυτή την δύναμη σε τέσσερα παρακλάδια, αυτά που βλέπουμε εμείς. Με τα πειράματά μας εδώ, προσπαθούμε να δημιουργήσουμε κατα-στάσεις μεγάλης ενέργειας, δηλαδή επιταχύνουμε πρωτόνια τα οποία κι-νούνται με μεγάλη ταχύτητα, συγκρούονται και από την σύγκρουση έχουμε αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συστατικών που υπάρχουν μέσα στο πρωτόνιο. Από αυτές τις αλληλεπιδράσεις προσπαθούμε να καταλάβουμε τι συμβαί-νει. Σου έδωσα την γενική εικόνα του τι συμβαίνει εδώ στο εργαστήριο. Ε-πιπλέον η δική μου έρευνα επικεντρώνεται στην κατασκευή μηχανημάτων

για να μπορούμε να δούμε αυτά τα σωματίδια. Για να δεις αυτά τα σωμα-τίδια, προφανώς με γυμνό οφθαλμό δεν μπορείς να τα δεις, θα πρέπει να φτιάξεις καλά «μικροσκόπια». Αυτά τα «μικροσκόπια» για μας είναι οι επιτα-χυντές. Είναι τα εργαλεία στα οποία βάζουμε μεγάλη ενέργεια, για να μπο-ρούμε να κάνουμε τις συγκρούσεις. Με την μεγάλη αυτή ενέργεια ελπίζου-με ότι θα δούμε κάποια πράγματα. Για να τα δεις αυτά θα πρέπει να βά-λεις, εκεί που θα γίνει η σύγκρουση, ηλεκτρονικά μηχανήματα για να μπο-ρείς να καταγράψεις αυτή την πληροφορία, ώστε να μπορείς να την μελε-τήσεις αναλυτικά, κάποια στιγμή αργότερα και να κάνεις την ανάλυσή σου και να ανακαλύψεις κάποια πράγματα. Επομένως εγώ και κάποιοι άλλοι συνάδελφοι, όχι μόνο εγώ, γιατί όπως καταλαβαίνεις η έρευνα δεν μπορεί να γίνει από έναν άνθρωπο, χρειάζεται συλλογική δουλειά και συλλογική δουλειά από όλο τον κόσμο ουσιαστικά, εννοώ επιστήμονες από όλα τα κράτη, διότι απαιτεί πολλές ώρες, απαιτεί πολλά χρήματα για την κατα-σκευή αυτών των μηχανημάτων και ελπίζουμε ότι θα φτιάξουμε τα καλύτε-ρα «μικροσκόπια» για να μπορούμε να βλέπουμε βαθύτερα και βαθύτερα στην ύλη. Εμείς και όταν λέω εμείς, εννοώ η ομάδα μου που βρίσκεται στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, κατασκευάζουμε αυτά τα μηχανήματα, τα οποία όταν τα φτιάχνουμε, βρίσκουμε καινούργιες ιδέες και αυτές τις και-νούργιες ιδέες τις φέρνουμε εδώ, τις βάζουμε στο πείραμα και έτσι μπορού-με και βλέπουμε βαθύτερα μέσα στην ύλη. Αυτή είναι η δουλεία, πάνω-κάτω, χοντρικά. Δεν ξέρω αν σε κάλυψα;

Με ποια κριτήρια επιλέχτηκε σαν έδρα του CERN η Γενεύη; (Μαύρας Θεόδωρος)

Μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο, μιλάμε για το 1950, τέλη της δεκαετίας του ’40 αρχές της δεκαετίας του ΄50, η Ευρώπη θεώρησε ότι η επιστήμη θα πρέπει να προχωρήσει, διότι είχε καταλάβει η Ευρώπη και γε-νικά όλος ο κόσμος, όχι μόνο η Ευρώπη, ότι η πρόοδος προέρχεται μέσα από την παιδεία, όπως θα το έχεις καταλάβει ίσως και εσύ ή θα το κατα-λάβεις αργότερα, οπότε όσο περισσότερο διαβάζεις τόσο καλύτερα είναι. Αυτός είναι γενικός κανόνας. Επομένως κάνοντας έρευνα, αναπτύσσοντας την παιδεία, προσπαθείς να δημιουργήσεις και άλλα πράγματα, όπως θέ-


σεις εργασίας. Μέσα από την έρευνα κατασκευάζεις πράγματα και έτσι η Ευρώπη θεώρησε, αρχές του ΄50 ότι θα πρέπει η έρευνα αυτή να συγκε-ντρωθεί κάπου σε ένα μέρος στη Ευρώπη και να φέρει όλο τον κόσμο μαζί, να ενώσει όλη την Ευρώπη, την επιστημονική Ευρώπη, για να μπορέσει ου-σιαστικά να συναγωνιστεί την Αμερική. Υπήρχε ένας πολύ όμορφος αντα-γωνισμός με την Αμερική στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού, όπου εκεί είχε αναπτυχθεί αρκετά εκείνη την εποχή η έρευνα και η Ευρώπη θεώρησε ότι θα έπρεπε να γίνει αυτό το πράγμα δηλαδή να αναπτυχθεί και εδώ η έρευ-να. Επιλέχθηκε η Γενεύη, ουσιαστικά το εργαστήριο βρίσκεται στα Γαλλο-ελβετικά σύνορα, το εργαστήριο είναι (αν θα το επισκεφτείτε κάποια στιγμή) πολύ ενδιαφέρον γιατί το μισό ανήκει στην Ελβετία, σε Ελβετικό έδαφος και το άλλο μισό ανήκει σε Γαλλικό έδαφος. Μέσα στο εργαστήριο περπα-τάς στα κτίρια και σε ένα λεπτό βρίσκεσαι στην Γαλλία και στο άλλο λεπτό βρίσκεσαι στην Ελβετία και εκεί είναι η «πλάκα», που λέει ο λόγος. Επιλέ-χτηκε αυτός ο χώρος εδώ, αν και υπήρχαν διάφορες υποψήφιες χώρες, ε-

πειδή υπήρχε μια έκταση όπου θα μπορούσαν να μπουν αυτά τα κτίρια, θα μπορούσε να φτιαχτεί ένας επιταχυντής και να μην υπάρχουν αντιδράσεις από τον κόσμο, που να μην απαλλοτριώσεις οικόπεδα. Να σου πω την αλή-θεια μια άλλη περιοχή ήταν η Ελευσίνα, στην Ελλάδα, αλλά δεν επιλέχτη-κε εκείνη την εποχή και επιλέχτηκε η Γενεύη. Δεν υπήρχαν ουσιαστικά ι-διαίτεροι λόγοι και όλες οι περιοχές και η Ελλάδα είχαν αβαντάζ. Το μειο-νέκτημά μας ήταν εκείνη την εποχή το αεροδρόμιο, δεν υπήρχε αεροδρόμιο με άμεση πρόσβαση από την κεντρική Ευρώπη. Όπως καταλαβαίνεις η Γε-νεύη βρίσκεται στην κεντρική Ευρώπη και είναι πιο εύκολο να γίνει ένα τέτοιο εργαστήριο γιατί ο κόσμος μπορεί να μετακινηθεί πιο εύκολα σε ένα κεντρικό μέρος. Αυτός μάλλον ήταν ο μόνος λόγος που επικράτησε η περι-οχή της Γενεύης.

Ποιες είναι μερικές από τις δυσκολίες που αντιμετώπισαν οι επι-στήμονες στην κατασκευή του LHC; (Δελαβίνια Δήμητρα)

Ας ξεκινήσουμε από τον βασικό κανόνα της ζωής: ¨Τίποτε δεν έρχε-ται δωρεάν», επομένως θέλει πολύ σκληρή δουλειά. Δυσκολίες υπήρχαν άπειρες σε όλα τα επίπεδα. Αυτό το μηχάνημα, ο επιταχυντής LHC, για να κατασκευαστεί, όπως θα έχεις διαβάσει ίσως, αποτελείται από 10 000 μα-γνήτες οι οποίοι χρειάζονται για να καμπυλώνουν τα φορτισμένα σωματίδια μέσα στον επιταχυντή. Αυτοί οι μαγνήτες αυτή την στιγμή είναι κατασκευα-σμένοι με μία τεχνολογία που βασίζεται σε υπεραγώγιμη θεωρία. Η υπερα-γώγιμη θεωρία έχει να κάνει με την ιδέα ότι μπορεί έχεις σωματίδια που κινούνται μέσα σε έναν χώρο και τα οποία δεν πρέπει να έχουν καμία α-ντίσταση. Επομένως ο νόμος του Ohm ισχύει βέβαια αλλά η αντίσταση εί-

ναι μηδέν. Επομένως δεν έχεις καθόλου κατανάλωση ενέργειας. Αυτοί οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες για να δουλέψουν όμως, αυτή τη στιγμή η τεχνολο-γία των υπεραγώγιμων μαγνητών δουλεύει μόνο σε θερμοκρασίες αρκετά χαμηλές. Την θερμοκρασία την οποία χρησιμοποιούμε αυτή τη στιγμή για να ψύξουμε αυτά τα μηχανήματα για να δουλεύουν σαν υπεραγώγιμα μη-χανήματα, είναι περίπου στο απόλυτο μηδέν, περίπου – 272ο C. Καταλα-βαίνεις είναι πάρα πολύ ψυχρό το περιβάλλον και για να το πετύχεις αυτό χρειάζεσαι υγρό Ήλιο, είναι το μόνο υλικό που μπορεί να σου παρέχει τέ-


τοιες χαμηλές θερμοκρασίες. Καταλαβαίνεις από τεχνολογικής πλευράς η ανάπτυξη αυτή πήρε χρόνια. Δεν είναι από την μία μέρα στην άλλη. Αυτό ήταν νομίζω το κυριότερο και το πιο δύσκολο πρόβλημα που έπρεπε να λυ-θεί, διότι μην ξεχνάς ότι είναι 27 χιλιόμετρα ο επιταχυντής δηλαδή η περι-φέρειά του και 27 χιλιόμετρα οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες. Ως ανθρώπινο ε-πίτευγμα είναι ανήκουστο, πολύ δύσκολο, αλλά όμως επιτεύχθηκε στο τέ-λος. Βέβαια υπήρχαν και πολλά άλλα προβλήματα καθ΄ οδό με τα ανι-χνευτικά μηχανήματα τα οποία αναπτύσσουμε, αλλά με την σκληρή δου-λειά όλα γίνονται. Στο τέλος ότι πρόβλημα και να υπάρχει, ότι εμπόδιο και να υπάρχει θα υπερπηδηθεί. Δεν υπάρχει πρόβλημα.

Μπορείτε να μας εξηγήσετε πως το σωματίδιο Higgs ή το πεδίο

Higgs δίνει μάζα στα άλλα σωματίδια; (Δελαβίνια Δήμητρα) Ναι, να σου πω μερικά βασικά πράγματα. Ξεκινάμε με την ιδέα ότι

όλες οι δυνάμεις προέρχονται από πεδία. Όπως και στο σχολείο μιλάτε για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δίνει δυνάμεις, την ηλεκτρική και μαγνητι-κή δύναμη. Τη δύναμη Coulomb, τη δύναμη Lorentz και ούτω κάθε εξής. Τώρα κάθε πεδίο, έχουμε αποδείξει και με πειράματα και θεωρητικά, γρά-φοντας εξισώσεις και μελετώντας τα, χαρακτηρίζεται, φέρει μαζί του και έναν διαδότη. Η πληροφορία μέσα σε ένα πεδίο μεταβιβάζεται, διαδίδεται μέσω ενός σωματιδίου που λέγεται διαδότης. Δεν είναι τυχαίο, ότι όταν βά-ζω ένα φορτισμένο σωματίδιο μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο και αυτό το σω-ματίδιο δέχεται μία δύναμη. Αυτή η δύναμη ουσιαστικά προέρχεται διότι κάποιος στέλνει μια πληροφορία στο σωματίδιο και του λέει: «κοίταξε να δεις, υπάρχω εγώ», Βέβαια στέλνοντας αυτή την πληροφορία, η πληροφο-ρία είναι ενέργεια και αυτή αναπαριστά τον διαδότη, το σωματίδιο του πε-δίου. Επομένως όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο λαμβάνει αυτόν το διαδό-τη, καταλαβαίνει ότι κάτι υπάρχει εκεί. Κράτα στο μυαλό σου ότι κάθε πε-δίο έχει και ένα σωματίδιο. Έτσι και τώρα πιστεύουμε ότι η μάζα των σωμα-τιδίων λαμβάνεται μέσα από το πεδίο, μέσα από έναν μηχανισμό που είναι ο μηχανισμός του Higgs. Μπορείς να το σκεφτείς απλοϊκά σαν ένα κουτί, σκέψου έναν χώρο γεμάτο μέλι και ένα πράγμα το οποίο γεννιέται γυμνό στην αρχή, δεν έχει τίποτε, όταν μετακινηθεί μέσα στο μέλι, αυτό αρχίζει και κολλάει πάνω του σιγά-σιγά. Επομένως όπως περπατάει και κολλάει το μέλι πάνω του, αυτό αποκτά μάζα. Και το ενδιαφέρον είναι ότι μερικές ο-ντότητες όταν γεννιούνται μπορούν να περάσουν αυτό το χώρο που υπάρχει το μέλι, χωρίς να κολλήσει πάνω τους κάτι, ενώ άλλα σωματίδια τα οποία περνάνε μέσα, κολλάει το μέλι πάνω τους. Έτσι άλλα σωματίδια παίρνουν μεγάλη μάζα και άλλα παίρνουν μικρή μάζα. Αυτός ο μηχανισμός γίνεται μέσα σ΄ αυτό το πεδίο, το πεδίο του Higgs. Βέβαια αν υπάρχει αυτό το πε-

δίο Higgs, όπως σου είπα, από την εμπειρία μας γνωρίζουμε ότι πρέπει να υπάρχει ο διαδότης, θα πρέπει να υπάρχει ένα σωματίδιο το οποίο αρχίζει και του λέει ξέρεις υπάρχω εγώ και πρέπει να με αισθανθείς τώρα. Αυτό το σωματίδιο είναι το σωματίδιο Higgs που αποδείξαμε ότι υπάρχει και θα έ-χετε ακούσει για τις νέες ανακαλύψεις που γίνανε από το καλοκαίρι και μετά.


Με την ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs απάντησαν οι επιστήμο-νες στο ερώτημα της δημιουργίας του Σύμπαντος; (Μπλάτσος Αθα-

νάσιος)

Όχι. Όχι. Τι κάναμε με αυτό; Βάλαμε ένα πετραδάκι στο οικοδόμη-μα της επιστήμης. Τίποτε παραπάνω. Δεν είναι ωραίο να λέμε μεγάλες κουβέντες. Δεν απαντήσαμε καθόλου σ΄αυτό το ερώτημα που ρωτάς. Ουσι-αστικά αυτό το ερώτημα προσπαθούμε να το απαντήσουμε μέσα από συνε-χόμενες μελέτες που τώρα κάνουμε, με διαφορετικό τρόπο. Δεν προέρχεται μέσα από το Higgs, από αυτό τον μηχανισμό του Higgs. Βέβαια έμμεσα θα μπορούσε να πει κάποιος, ναι, γιατί μέσα από αυτόν το μηχανισμό δημι-ουργείται η μάζα. Επομένως όταν έχω μάζες γενικά σε σωματίδια και τα σωματίδια για το οποία μελετάμε και ονομάζονται νετρίνα, αν έχετε ακού-σει, είναι κάτι οντότητες, είναι κάτι σωματίδια τα οποία νομίζαμε, θεωρού-σαμε μέχρι πρότινος ότι δεν έχουν μάζα καθόλου και είναι και αφόρτιστα,

επομένως δεν είναι τίποτε ουσιαστικά, είναι μια κίνηση ενέργειας, αλλά μην ξεχνάς ενέργεια και μάζα είναι το ίδιο πράγμα. Ο Einstein θυμάσαι τι είχε πει: E=mc2, επομένως από αυτή την σχέση μπορείς να δεις ότι την ε-νέργεια την μετατρέπω σε μάζα και την μάζα την μετατρέπω σε ενέργεια. Αλλά τέλος πάντων…. Αυτό που ρωτάς είναι πως μπορούμε να καταλάβου-με το σύμπαν, που βρίσκεται όλη η μάζα του. Ένα – ένα τα άλλα βασικά προβλήματα είναι ότι το σύμπαν έχει μάζα και δεν έχει αντιμάζα, δεν έχει αντιύλη. Επιπλέον παρατηρούμε ότι λείπει πολύ μάζα μέσα από το σύμπαν και αυτή η μάζα που λείπει μπορεί να οφείλεται στα νετρίνα, τα οποία νε-τρίνα αν έχουν και λίγη μάζα, αν αποδείξουμε και μετρήσουμε πόση είναι αυτή η μάζα, ή αν βρούμε και άλλα σωματίδια τα οποία δεν έχουμε καν σκεφτεί ότι υπάρχουν αυτή τη στιγμή και τα οποία μπορούν να συνεισφέ-ρουν σ΄ αυτό το ισοζύγιο της μάζας τότε θα εξηγήσουμε και την ασυμμε-τρία του σύμπαντος και τη μάζα που λείπει. Αλλά το Higgs έτσι άμεσα δεν απαντά στο ερώτημά σου.

Γνωρίζουμε ότι από την διάσπαση των πυρήνων παίρνουμε πυρη-νική ενέργεια. Θα ήθελα να ρωτήσω αν από την διάσπαση σωματι-

δίων θα μπορούσαμε να πάρουμε ενέργεια; (Τσιώρος Αναστάσιος) Πρόσεξε. Είπαμε ότι τίποτε στη ζωή δεν είναι δωρεάν. Για να πάρεις ενέργεια από επιτάχυνση βάζεις ενέργεια εσύ για να επιταχύνεις το σωμα-τίδιο. Επομένως όλη την ενέργεια που θα πάρεις μετέπειτα, ουσιαστικά την έχεις βάλει κάποια στιγμή. Για να επιταχύνεις αυτά τα σωματίδια πρέπει να σκεφτείς πως το κάνουμε. Η ιδέα είναι απλή. Σκέψου έναν πυκνωτή, ο πυ-κνωτής δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο, βάζεις ένα φορτισμένο σωματίδιο

μέσα σ΄ αυτό το ηλεκτρικό πεδίο και αυτό κινείται. Επομένως πρέπει να βάζεις αρκετή ενέργεια κάθε τόσο για να επιταχύνεις αυτά τα σωματίδια. Αυτή την ενέργεια στο τέλος την λαμβάνεις και η ενέργεια όπως ξέρουμε πάντοτε διατηρείται, όση βάλαμε στην αρχή τόση θα πάρουμε στο τέλος. Απλώς την μετατρέπουμε σε διαφορετική μορφή ενέργειας. Για να πάρεις πυρηνική ενέργεια αυτή την παίρνεις από αυθόρμητη διάσπαση των πυρή-νων και όχι από την επιτάχυνση, διότι στην επιτάχυνση όπως σου είπα την βάζεις την ενέργεια εσύ. Κατάλαβες; Οπότε δεν παίρνεις έξτρα ενέργεια.


Οπότε μετατρέπεις την ενέργεια σε διαφορετική μορφή, σε μάζα. Διότι εί-παμε μάζα και ενέργεια είναι ουσιαστικά το ίδιο πράγμα. Δεν πρέπει να δι-αφοροποιούμε αυτές τις δύο μορφές και επομένως εμείς την έχουμε τη μια φορά σε μορφή σωματιδίων όπως είναι τα καουάρκς που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός, συγκρούονται και μετά δημιουργούνται άλλα 200-300 σωματίδια διαφορετικού τύπου όπως είναι τα καόνια, τα λάμδα τα ξι, τα έχουμε βαφτίσει με ελληνικά ονόματα. Επομένως η απάντηση είναι ότι μό-νο με την αυθόρμητη πυρηνική διάσπαση μπορούμε να πάρουμε την ενέρ-γεια των ισχυρών αλληλεπιδράσεων του πυρήνα, που μετατρέπεται σε άλ-λης μορφής ενέργεια.

Αν λόγω οικονομικής κρίσης η Ελλάδα πάψει να συμμετέχει στην

χρηματοδότηση του CERN, τι επιπτώσεις θα έχει για του έλληνες που συνεργάζονται με το CERN; (Χατζηβιδόγλου Σοφία)

Αυτό είναι όντως ένα πολύ βασικό ερώτημα και δύσκολο ερώτημα. Προφανώς οι επιπτώσεις θα είναι σκληρές, όπως καταλαβαίνεις. Διότι όπως προανέφερα η έρευνα αυτή χρειάζεται χρηματοδότηση. Τίποτε δεν γίνεται χωρίς την χρηματοδότηση, διότι για να κατασκευαστούν αυτά τα πράγματα θα πρέπει κάποιοι να σκεφτούν με τις ώρες, θα πρέπει να έχουμε υποτρο-φίες για τους μεταπτυχιακούς φοιτητές μας, οι οποίοι μεταπτυχιακοί φοιτη-τές αποτελούν ουσιαστικά την δύναμή μας, αυτοί είναι που κάνουν την πε-ρισσότερη δουλειά, διότι εργάζονται νύχτα-μέρα για ανακαλύψουν πράγμα-τα, επειδή αγαπούν αυτό που κάνουν και επομένως οι επιπτώσεις θα είναι πάρα πολύ σκληρές. Πραγματικά δεν πρέπει μια κοινωνία να σκέφτεται προς αυτή την κατεύθυνση. Θα σου πω ένα παράδειγμα για να δεις τι θέλω να σου πω. Σκέψου πριν εκατό και πλέον χρόνια, όπου οι επιστήμονες ε-κείνη την εποχή όπως ήταν ο Τhomson στην Αγγλία και ο Rutherford που προσπαθούσαν να ανακαλύψουν το ηλεκτρόνιο, ο Maxwell ανακάλυψε τον ηλεκτρομαγνητισμό και τις εξισώσεις του. Εκείνη την εποχή δεν μπορούσε κανένας να σκεφτεί ποιες θα ήταν οι επιπτώσεις αυτών των ανακαλύψεων μετά από 100 και πλέον χρόνια στη ζωή μας. Προφανώς ξέρεις ότι οι επι-πτώσεις είναι πολύ καλές και μεγάλες, όπως έχουμε τον ηλεκτρισμό, έχεις το κινητό σου. Όλα αυτά προέρχονται από την βασική έρευνα. Η κοινωνία πρέπει να συνεχίσει τέτοιες έρευνες για να μπορέσουν μετά τα παιδιά μας, ίσως εσείς να γευτείτε αυτά τα αποτελέσματα της έρευνας, όπως εμείς εδώ που είμαστε αυτή τη στιγμή εκμεταλλευόμαστε τα αποτελέσματα του ηλε-κτρονίου. Είναι αποτελέσματα της έρευνας πριν από 100 χρόνια, που προφανώς οι συνάδελφοι αυτοί δεν γεύτηκαν τίποτε αλλά το κέρδος ήταν για μας. Έτσι και μείς τώρα δημιουργούμε γνώση, η γνώση δεν πρέπει να σταματήσει πραγματικά από κανένα κράτος και ίσως πρέπει να είναι το τε-

λευταίο πράγμα που πρέπει να σταματήσει, διότι με την γνώση γεννάς και-νούργια πράγματα τα οποία θα τα γευτούν άλλοι άνθρωποι μετά από 100 όπως είπαμε χρόνια, ίσως και νωρίτερα. Αυτή τη στιγμή με τις μελέτες τις δικές μας, τα μηχανήματα που κατασκευάζουμε, τα ανιχνευτικά μηχανή-ματα, σκέψου ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως απεικονιστικά μηχανή-ματα στην ιατρική, στην πυρηνική ιατρική. Και όντως σιγά-σιγά αρχίζουν και μπαίνουν στη ζωή μας αυτά τα μηχανήματα, όπου αυτά είναι αποτελέ-σματα της βασικής έρευνας. Επομένως, πραγματικά είναι πολύ δύσκολο να


σου απαντήσω αλλά οι επιπτώσεις θα είναι μεγάλες και προσπαθώ να σε πείσω ότι πως σκέφτεται η κοινωνία γενικά και όλη η υφήλιος προς αυτή την κατεύθυνση, διότι αν σκεφτούμε προς αυτή την κατεύθυνση, σκεφτό-μαστε να σταματήσει η πρόοδος της κοινωνίας. Καταλαβαίνω προφανώς ότι όλοι μας περνάμε δύσκολες στιγμές αλλά θα πρέπει όλοι σιγά-σιγά να συμβάλλουμε προς αυτή την κατεύθυνση διότι η έρευνα για την κοινωνία δεν πρέπει να σταματήσει.

Τα πειράματα που γίνονται μέχρι τώρα στο CERN αλλά και πα-λαιότερα σε άλλα ερευνητικά κέντρα, εκτός των άλλων έχουν εκτός

των άλλων σκοπό να εξηγήσουν την δημιουργία του κόσμου; Πι-στεύετε ότι έρχεστε σε αντίθεση με τη θρησκεία ή βλέπετε από άλ-

λη οπτική γωνία αυτά που διδάσκει; Ποια είναι η σχέση των εκεί επιστημόνων με τη θρησκεία;

(Χατζηβιδόγλου Σοφία)

Κοιτάξτε… με το να μελετάς τη φύση μελετάς τον ίδιο τον κόσμο, το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεσαι. Αυτό δεν νομίζω ότι έρχεται σε καμιά α-ντίθεση με την θρησκεία. Η θρησκεία ασχολείται και με άλλα πράγματα τα οποία εμείς οι επιστήμονες και εγώ προσωπικά δεν ξέρω πως να τα αγγίξω. Αυτό είναι η ψυχή. Δεν υποστηρίζω ότι μπορώ να εξηγήσω τα πάντα. Απλώς αυτό που προσπαθώ εγώ και όλοι εμείς εδώ, είναι με πειραματικές μεθό-δους να δούμε από τι αποτελείται η φύση. Η φύση μπορεί κάποιος να θεω-ρήσει ότι είναι δημιούργημα του Θεού. Θεός τι είναι; Μπορεί να είναι η ίδια η φύση. Κανείς δεν μπορεί να πει τι είναι Θεός, δεν τον έχει δει κανένας. Επομένως δεν έρχεται σε καμιά αντίθεση η έρευνα με την θρησκεία. Την έρευνα πρέπει να την κάνουμε γιατί ψάχνουμε τα πράγματα από τα οποία αποτελούμαστε και καλό είναι να γνωρίζουμε και επομένως είμαι πραγμα-τικά κάθετος στην ιδέα ότι ερχόμαστε αντιμέτωποι με την θρησκεία. Κά-ποιος μπορεί να πιστεύει στη θρησκεία και συγχρόνως να κάνει και την έ-ρευνά του, δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα. Μπορεί κάποιος άλλος συνά-δελφος να μην πιστεύει στο Θεό. Μπορεί κάποιος άλλος να πιστεύει σε άλλο είδος θρησκείας. Υπάρχουν κάποιοι άλλοι που πιστεύουν στον Μωάμεθ, υπάρχουν ορθόδοξοι Χριστιανοί, καθολικοί Χριστιανοί, όμως όλοι αναφέ-ρονται σε ένα αρχικό σημείο που είναι ο Θεός. Όλες οι θρησκείες έχουν την έννοια του Θεού. Θεός μπορεί κάποιος να ονομάσει Θεό την φύση, όλη αυ-τή την πολυπλοκότητα της φύσης, επομένως τίποτε δεν έρχεται σε αντίθεση με το να ερευνάς ουσιαστικά την φύση.

Ποια κατά την γνώμη σας είναι η μεγαλύτερη μέχρι τώρα ανακά-λυψη των πειραμάτων του CERN; (Μπομπέτση Αγγελική)

Υπάρχουν πάρα – πάρα πολλές ανακαλύψεις και δεν είναι ωραίο να τις κατατάσσεις διότι όλες είχαν την ομορφιά τους δηλαδή σε κάθε πράγμα που μελετάς θα βρεις ομορφιά. Αυτός είναι ο γενικός κανόνας. Τώρα α-πλώς θα μπορούσα να πω, όπως θα έχεις ακούσει, ότι η ανακάλυψη που ακούστηκε πιο πολύ στον κόσμο ήταν αυτό πεδίο Higgs και το σωματίδιο Higgs. Απλά δημιουργήθηκε ουσιαστικά ένας μύθος από γύρω από αυτή την θεωρία και ακούστηκε πιο πολύ στον κόσμο. Υπάρχουν άλλα εσωτερικά


πράγματα που έχουμε ανακαλύψει τα οποία προφανώς δεν ενδιαφέρουν τον περισσότερο κόσμο αυτή την στιγμή, αλλά εμείς σαν επιστημονική κοι-νότητα πραγματικά έχουμε βρει πολύ ενδιαφέροντα στοιχεία και παρατη-ρήσεις μέσα στην ύλη, τα οποία έχουν δημοσιευτεί σε επιστημονικά περιο-δικά και για πολλούς επιστήμονες είναι πιο «ενδιαφέροντα» από το πεδίο του Higgs. Αλλά γενικά την διαφήμιση την έχει πάρει το πεδίο αυτό.

Τα πειράματα που γίνονται στο CERN είναι επικίνδυνα για την υ-γεία των εργαζομένων, προκαλούν μόλυνση στο περιβάλλον; Λαμ-βάνονται μέτρα προστασίας; (Χρόνης Ματθαίος)

Είναι εντελώς αβλαβή και θα σου εξηγήσω γιατί. Αυτή την στιγμή εκεί που κάθεσαι, μέσα σου περνάει ένα σωματίδιο ανά τετραγωνικό εκα-τοστό ανά λεπτό. Σκέψου δηλαδή αν πολλαπλασιάσεις με όλη την επιφά-νειά σου, πάρεις μια τομή μάλλον του σώματός σου και βρεις ποια είναι η

επιφάνεια και πολλαπλασιάσεις με αυτό το νούμερο που σου έδωσα, θα βρεις πόσα σωματίδια περνάνε από το σώμα σου ανά δευτερόλεπτο. Αυτά είναι σωματίδια τα οποία τα στέλνει ο Θεός, όπως λέμε, από πάνω. Δηλαδή τι συμβαίνει; Υπάρχουν σωματίδια από την δημιουργία του κόσμου που κι-νούνται συνεχώς, πρωτόνια ας πούμε. Αυτά τα πρωτόνια έρχονται και χτυ-πούν την ατμόσφαιρα, η οποία παίζει το ρόλο κάποιου στόχου και επομένως γίνονται πειράματα πυρηνικής φυσικής σε πολύ μεγαλύτερες ενέργειες από αυτές που μπορούμε εμείς να πετύχουμε στο εργαστήριο αυτή την στιγμή. Αυτά τα σωματίδια τα λένε μιόνια και συμβολίζονται με το γράμμα μ το ελ-ληνικό, τα οποία προέρχονται από διασπάσεις άλλων σωματιδίων τα οποία λέγονται πιόνια και έχουν σύμβολο το π το ελληνικό. Επομένως υπάρχουν πάρα πολλά σωματίδια που περνούν μέσα από το σώμα μας αλλά στο ερ-γαστήριο έχουμε τεράστιες ροές, μπορώ να παράξω τεράστιες ροές σωματι-δίων, δηλαδή μπορώ να κάνω αλληλεπιδράσεις σωματιδίων κάθε 25ns και μάλιστα καταλαβαίνεις τι σημαίνει να έχω 1011 πρωτόνια από την μια μεριά και άλλα τόσα από την άλλη και να γίνεται ¨το έλα να δεις» στη σύ-γκρουση, οπότε οι ρυθμοί είναι πολύ μεγαλύτεροι. Όμως τα πειράματα αυ-τά τα κάνουμε 100 μέτρα κάτω από την γη. Ο επιταχυντής είναι χτισμένος σε μια περιφέρεια η οποία βρίσκεται 100-120 μέτρα κάτω από την επιφά-νεια της γης. Όλοι οι εργαζόμενοι όταν κάνουμε το πείραμα, προφανώς βρίσκονται πάνω στην επιφάνεια. Όμως ο έλεγχος των πειραμάτων γίνεται αυτόματα με μηχανήματα τα οποία κατασκευάζουμε πάνω στην επιφάνεια, με οπτικές ίνες μεταφέρονται όλα τα δεδομένα ακαριαία στην επιφάνεια και όλος ο έλεγχος του πειράματος γίνεται πάνω. Επομένως δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα. Τα σωματίδια τα οποία παράγονται αλληλεπιδρούν με το χώμα, το οποίο όπως έχουμε φτιαχτεί εμείς, έχει πρωτόνια, ηλεκτρόνια

νετρόνια και τίποτε παραπάνω. Αυτά τα σωματίδια που παράγονται αλλη-λεπιδρούν με το χώμα, χάνουν ενέργεια και στο τέλος απορροφώνται από το χώμα, θα έλεγα.

Πόσο εύκολο ή δύσκολο είναι για κάποιο νέο έλληνα φυσικό να

κάνει μεταπτυχιακές σπουδές στο CERN; (Χρόνης Ματθαίος)


Δεν είναι καθόλου δύσκολο, είναι πολύ απλό. Μια είναι η προϋπόθε-ση: να έχεις καλούς βαθμούς και να αποδείξεις ότι μπορείς να εργάζεσαι σκληρά, να εργάζεσαι σαν είλωτας. Η επιστήμη θέλει αφοσίωση. Δεν υπάρ-χει ωράριο να έρθω στις 8:00 και να φύγω στις 2:00 ή 3:00 το μεσημέρι. Είναι μέσα στο μυαλό σου όλη την ώρα. Όλη τη ώρα το σκέφτεσαι και γίνε-ται αρρώστια στο τέλος, για οποιοδήποτε Έλληνα και για οποιοδήποτε παιδί σε όλο τον κόσμο. Ως Έλληνες έχουμε κάτι παραπάνω. Το κάτι παραπάνω όχι ως φυλή, δεν έχουμε τίποτε παραπάνω, αλλά έχουμε κάτι παραπάνω ως εκπαιδευτικό σύστημα. Είχαμε και έχουμε πιστεύω καλύτερο εκπαιδευ-τικό σύστημα και από το Λύκειο. Επομένως οι δικοί μας μεταπτυχιακοί φοι-τητές πάντοτε, είναι κατά τι καλύτεροι και το βλέπεις στις αρχικές συνθή-κες. Το αποτέλεσμα όμως μετά θα φανεί όπως είπαμε από την αφοσίωση δηλαδή πόσο θα αφοσιωθεί κάποιος στην δουλειά του. Επομένως ο δόμος είναι πολύ απλός: Περνάς σε μια σχολή είτε στο Πολυτεχνείο είτε στο Πα-νεπιστήμιο, έχουμε σχολή και στο Πολυτεχνείο την Σ.Ε.Μ.Φ.Ε (Σχολή Ε-

φαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών) στην οποία ουσια-στικά εκπαιδεύουμε ανθρώπους σε διάφορες ειδικότητες και μια από αυτές είναι η Φ.Υ.Ε (Φυσική Υψηλών Ενεργειών) και επομένως τελειώνεις από εκεί, κάνεις τα μεταπτυχιακά σου είτε στο Πολυτεχνείο είτε το εξωτερικό και από εκεί και πέρα κάνεις αίτηση στο CERN και παίρνεις υποτροφία. Όλα αυτά από το μεταπτυχιακό και μετά πρέπει να γίνουν με υποτροφίες, γιατί όπως είπαμε κάποιος πρέπει να ασχοληθεί 24 ώρες το 24ωρο, επομένως θα πρέπει να παίρνει τα βασικά για να μπορεί να τρώει κάτι, να ζει. Δεν πρέπει να δουλεύει κάπου αλλού. Όλοι οι φοιτητές μας που εργάζονται στο CERN έχουν υποτροφίες προφανώς, για να μπορούν να καλύπτουν τα έξοδά τους. Είναι πολύ απλή η φόρμουλα, όπως λέμε. Διάβασμα πολύ, καλούς βαθ-μούς και τελείωσε δεν θέλεις τίποτε παραπάνω.

Θέλω να ρωτήσω κάτι για τις δυνάμεις. Γνωρίζουμε ότι η βαρυτική δεν έχει ενοποιηθεί με τις υπόλοιπες. Θέλω να ρωτήσω αν είμαστε κοντά στο να γίνει αυτό, οπότε θα καταλάβουμε την δημιουργία

του κόσμου; (Τσιώρος Αναστάσιος)

Όχι, δεν είμαστε κοντά, γιατί η φύση όπως είπαμε δεν μας τα δίνει έτσι εύκολα τα πράγματά της. Να σου εξηγήσω για πιο λόγο η βαρυτική δύ-ναμη είναι τόσο «τζαναμπέτισσα» δύναμη ας πούμε και μας δημιουργεί πρόβλημα. Έχει να κάνει με την ισχύ. Για να δεις τα αποτελέσματα αυτής της δύναμης πρέπει είτε να έχεις τεράστια μάζα, γιατί θυμάσαι ο νόμος του

Νεύτωνα λέει , οπότε αν οι μάζες είναι τεράστιες η δύναμη είναι

μεγάλη. Ναι αλλά στα στοιχειώδη σωματίδια η μάζα δεν είναι τεράστια, έτσι χάσαμε από εκεί. Για να πετύχω μεγάλη δύναμη θα πρέπει να μειώσω τον παρανομαστή, αυτό το R2, την απόσταση δηλαδή και άρα θα πρέπει να φέ-ρω αυτά τα πράγματα πάρα-πάρα πολύ κοντά. Για να τα φέρω πάρα πολύ κοντά θα πρέπει να βάλω τεράστια ενέργεια, οπότε πρέπει να χτίζω μεγαλύ-τερους επιταχυντές, για να μπορώ να φέρνω αυτά πράγματα κοντά. Αυτή τη στιγμή μπορούμε να φέρουμε αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια πάρα πολύ κοντά, σε αποστάσεις δηλαδή του πυρήνα και όταν λέμε απόσταση του πυ-ρήνα 10-15m , 1Fermi όπως λέμε, οπότε για να πετύχεις αυτές τις αποστά-σεις θέλεις καλύτερους επιταχυντές. Έτσι δεν προβλέπεται τουλάχιστον την


επόμενη δεκαετία. Τώρα όλη η επιστημονική κοινότητα σκέπτεται πως θα συνεχιστεί αυτή η έρευνα και θα χτίσει την επόμενη γενιά των επιταχυντών με μεγαλύτερη ενέργεια, 10 φορές παραπάνω και τότε ίσως να πλησιάσου-με πολύ περισσότερο, να μειώσουμε περισσότερο την απόσταση των σωματι-δίων, ώστε να κάνουμε πειράματα, να καταλάβουμε τι συμβαίνει με την βαρυτική δύναμη στο μικρόκοσμο και να μπορούμε να την ενοποιήσουμε. Υπάρχουν όμορφα μαθηματικά μοντέλα τα οποία περιγράφουν διάφορες ιδέες για το πώς θα γίνει αλλά όπως είπαμε η φύση έχει τον τελευταίο λόγο. Ο καθένας μπορεί να φτιάχνει όμορφα μαθηματικά κατασκευάσματα αλλά αυτά δεν πάει να πει ότι είναι και η πραγματικότητα.

Δηλαδή μπορεί και ποτέ να μην το καταλάβουμε;

Το ποτέ δεν είμαι σίγουρος. Μην ξεχνάς ότι η Γη έχει 7 εκατομμύρια ηλικία χρόνια αυτή τη στιγμή και έτσι σκέψου μετά από μερικά εκατομμύ-

ρια χρόνια κάποιοι, κάπου αλλού να τα έχουν ανακαλύψει αυτά. Δεν είμαι για τίποτε σίγουρος. Η γνώση δεν σταματάει.

Ξέρουμε ότι ο LHC σταματάει την λειτουργία του σε λίγες μέρες για συντήρηση και αναβάθμιση; Θα μπορέσει να λειτουργήσει στα

7ΤeV, όπως αρχικά είχε σχεδιαστεί; (Κάλα Άρης) Έχει σταματήσει, πριν δύο μέρες σταμάτησε και έχουμε σταματήσει για ενάμιση χρόνο. Θα γίνει η περιποίησή του. Ουσιαστικά η περιποίηση τι είναι; Γίνεται για τους υπεραγώγιμους μαγνήτες. Αυτοί οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες όταν τους βάζεις θα πρέπει να τους ενώσεις μεταξύ τους. Θα πρέ-πει να βάλεις και ένα έξτρα καλώδιο, για να ενώσεις αυτά τα μηχανήματα, τους μαγνήτες μεταξύ τους. Αυτή τη στιγμή θα πρέπει να διορθωθούν μάλ-λον να φτιαχτούν καλύτερα μερικές συνδέσεις μεταξύ των μαγνητών. Όταν αυτό θα τελειώσει σε ένα χρόνο και κάτι μήνες μετά είναι σίγουρο ότι θα πάμε σε 7Tev σε κάθε δέσμη και στο κέντρο μάζας 14 TeV. Είναι σίγουρο ότι θα γίνει, βέβαια. Έχει γίνει η οργάνωση του πειράματος, επομένως δεν υπάρχει πρόβλημα.


13.3 Ημερίδα Σύγχρονης Φυσικής στο σχολείο μας.

Το σχολείο μας, σε συνεργασία με το Εθνικό Καποδιστριακό Πα-νεπιστήμιο της Αθήνας (ΕΚΠΑ) και με το τμήμα εκπαίδευσης του CERN, διοργάνωσαν ημερίδα Φυσικής με τίτλο «Το πείραμα του αιώνα στο σχο-

λικό εργαστήριο». Εκτός από τους μαθητές της ερευνητικής εργασίας, συμμετείχαν και κατάλληλα επιλεγμένοι μαθητές από όλα τα σχολεία

της πόλης μας. Αρχικά η κ. Χριστίνα Κουρκουμέλη, καθηγήτρια του ΕΚΠΑ έδωσε

μια διάλεξη με θέμα το Ερευνη-τικό κέντρο του CERN. Στη συνέ-

χεια έγινε διαδικτυακή ζωντανή σύνδεση με την αίθουσα ελέγχου του πειράματος ATLAS στο

CERN. Από την Γενεύη ο κ. Άγ-γελος Αλεξόπουλος και η κ. Ει-ρήνη Κουσκούρα, μας ξενάγησαν

στην αίθουσα ελέγχου του πειρά-ματος αλλά και στα άδυτα του

πειράματος με ζωντανές εικόνες των εγκαταστάσεων του ATLAS

και του LCH. Ακολούθησαν ερωτήσεις των μαθητών προς την κ. Κου-

σκούρα και τον κ. Αλεξόπουλο.

Στο τέλος της δράσης αυτής με την βοήθεια Επιστημονικής ο-

μάδας από το ΕΚΠΑ επεξεργα-στήκαμε στους υπολογιστές μας πραγματικά δεδομένα, γεγονότα,

του πειράματος ATLAS, ακο-λουθώντας την ίδια διαδικασία

που ακολουθούν οι ερευνητές του CERN.

Η κ. Χριστίνα Κουρκουμέλη, είναι καθηγήτρια Φυσικός στο ΕΚΠΑ

και πρόεδρος του τμήματος Πυρηνικής Φυσικής και στοιχειωδών σωμα-τιδίων. Είναι συνεργάτης και μέλος επιστημονικών ομάδων του CERN.

Η κ. Κουρκουμέλη κατά την διάρκεια της διάλεξης

Ο κ. Αλεξόπουλος και η κ. Κουσκούρα μας ξεναγούν στο CERN διαδικτυακά


Ο κ. Άγγελος Αλεξόπουλος Άγγελος είναι στέλεχος του τμήματος εκπαίδευσης του CERN (Teachers & Educational Outreach Education

Group) H κ. Κουσκούρα Βασιλική είναι διδακτορική υπότροφος του

CERN.

Στιγμιότυπο από την ημερίδα Φυσικής


14. H Εκδρομή μας

Στο διάστημα από 20-24 Ιουνίου 2013, πραγματοποιήθηκε εκ-παιδευτική επίσκεψη στην Γενεύη και ειδικότερα στις εγκαταστάσεις του

CERN. Την Παρασκευή 21 Ιουνίου στις 09:00 το πρωί ξεκίνησε η εκπαι-

δευτική επίσκεψη στις εγκαταστάσεις του CERN, με διάλεξη από

τον υποψήφιο διδάκτο-ρα Στέφανο Λεοντσίνη, στην οποία μια γενική

περιγραφή των πειρα-μάτων και των εγκατα-

στάσεων του μεγάλου Ερευνητικού κέντρου. Στη συνέχεια επισκε-

φτήκαμε το κέντρο ε-λέγχου του πειράματος

ATLAS, ξεναγηθήκαμε αλλά και παρακολου-θήσαμε σε 3D οθόνη το

πείραμα και τις υπό-γειες εγκαταστάσεις του επιταχυντή LHC και του ανιχνευτή ATLAS. Με λεωφορείο που μας διέθεσαν περάσαμε τα σύνορα με την Γαλλία και ξε-

ναγηθήκαμε σε κτήρια στα οποία ελέγχονται τα τμήματα των επιταχυ-ντών και των ανιχνευτών. Επιστρέφοντας στο Ελβετικό έδαφος, με πρω-

τοβουλία και ξενάγηση του κ. Ηλία Ευθυμιόπουλου, ερευνητή στον το-μέα της α-

ντιύλης,

κατεβήκα-με στα «ά-

δυτα» των πειραμάτων αυτών. Το

μεσημέρι γευματίσα-

με στο ε-

στιατόριο του CERN

και αισθαν-θήκαμε για λίγο και

μείς, μέλη αυτής της παγκόσμιας

επιστημο-νικής κοινότητας. Στην περιήγησή μας στους δρόμους του Ερευνητικού

Το Εργαστήριο της αντιϋλης


κέντρου δεν ξέφυγαν από την προσοχή μας υπαίθριες εκθέσεις με ερευ-νητικές μηχανές του παρελθόντος και συσκευές, που κάθε μια έχει γρά-

ψει την δική της ιστορία στην έρευνα της δομής της ύλης. Τέλος επισκε-φτήκαμε δύο εκθέσεις αυτή του μικρόκοσμου και αυτή του κτιρίου

Globe. Η επίσκεψή μας ήταν σχεδόν ολοήμερη και σε όλη την διάρκεια επικεφαλής ήταν ο κ. Άγγελος Αλεξόπουλος, του τμήματος εκπαίδευσης

του CERN, πάντα πρόθυμος να λύσει κάθε απορία μας.


15. ΟΙ ΠΗΓΕΣ ΜΑΣ

http://el.wikipedia.org http://home.web.cern.ch/about/computing/worldwide-lhc-

computing-grid http://hsshep.web.cern.ch/hsshep/POP/articles/detectors.html http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=16&resId=0&mater

ialId=slides&confId=204409 http://kjende.web.cern.ch/kjende/gr/atlas.htm

http://news247.gr/eidiseis/antiylh_cern_pagidepsan.1097677.html http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/06/cern-experiment-traps-antimatter-atoms-1000-seconds

http://public.web.cern.ch/public/en/Research/Antimatter-en.html http://public.web.cern.ch/public/en/Science/Antimatter-en.html

http://www.gridcafe.org/index.html http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/software.html http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/software/MICROCOSM/DETE

CTORS/dhome.html http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/software/MICROCOSM/PARTICLES/particleDet.html

www.newsnow.gr/article/150657/piter-xingks-o-ainstain-tou-21ou-aiona.html

http://hypatia.phys.uoa.gr/ http://www.atlas.ch/fact-sheets-view.html http://cms.web.cern.ch/news/what-cms

http://hsshep.web.cern.ch/hsshep/POP/articles/detectors.html http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/software/MICROCOSM/ACCELERATORS/CERNAcc.html

Documents

CERN3lyk-argous.arg.sch.gr/attachments/article/45... · 2014-07-02 · CERN-Εκεί ποξ γίνεναι νο πείραμα νοξ αιώνα 7 9.22 OSQAR 82 9.23 TOTEM 83 9.24