A CERN a világ legnagyobb részecskefizikai laboratóriuma, ahol a tudósok lényegében azt próbálják kideríteni a legmonumentálisabb és legösszetettebb eszközökkel: miből is van a világ, az Univerzum, és az hogyan is működik.
A név és a kezdetek
Már az 1940 – es években felismerte néhány tudós annak a problémának a következményeit, miszerint Európa tudósai Amerikába veszik az irányt. Sejtésük hamar igazolást is nyert: a II. Világháború végén az európai tudomány már nem volt világszínvonalú.
Egy maroknyi tudós, mint például Raoul Dautry (1880. szeptember 16 – 1951. augusztus 21) francia mérnök, Pierre Victor Auger (1899. május 14 – 1993. december 24) francia fizikus és Lew Kowarski (1907. február 10 – 1979. július 30) orosz – francia fizikus, Edoardo Amaldi (1908. szeptember 5 – 1989. december 5) olasz fizikus, az európai űrkutatás egyik atyja és Niels Henrik David Bohr (1885. október 7 – 1962. november 18) dán fizikus, egy európai atomfizikai laboratórium létrehozását vizionálta. Egy ilyen laboratórium nem csupán az európai tudósokat egyesítené, hanem lehetővé tenné számukra a nukleáris fizikai létesítmények növekvő költségeinek megosztását is.
Louis de Broglie (1892. augusztus 15 – 1987. március 19) francia herceg, fizikus terjesztette elő az első hivatalos javaslatot az európai laboratórium létrehozására az ENSZ (Egyesült Nemzetek Szervezete), vagyis a UNESCO 1951 decemberében, Párizsban tartott kormányközi ülésén, ahol el is fogadták a határozatot a Conseil Européen pour la Recherche Nucléaireaz – CERN, azaz az Európai Atomkutatási Tanács létrehozásáról. Két hónappal később, 1952 – ben 11 ország írta alá a megállapodást az ideiglenes Tanács létrehozásáról, ekkor született meg a CERN mozaik szó is.
1954 – ben pedig más névvel, de hivatalosan is létrejött immár nem ideiglenes státusszal a ma ismert szervezet, az Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire. A CERN mozaikszó ekkora viszont már annyira összeforrt a szervezetté nőtt tanáccsal, hogy mai napig ezt használjuk.
Ekkoriban a modern fizika az atommag és a nukleáris energia kutatását jelentette, manapság az anyagról alkotott ismereteink azonban sokkal mélyebbre nyúlnak, mint az atommag, és a CERN fő kutatási területe a részecskefizika. Emiatt a laboratóriumot gyakran Európai Részecskefizikai Laboratóriumként emlegetik.
Az intézmény Genf mellett a svájci – francia határon épült.
De miket és hogyan kutatnak?
A laboratórium fizikai programja széles körű: az atomfizikától a nagyenergiájú fizikáig, az antianyag tanulmányozásától a kozmikus sugarak felhőkre gyakorolt lehetséges hatásaiig terjed. Legfőbb kutatási területe azonban az anyag legkisebb építőköveinek, az elemi részecskéknek (kvarkok és elektronok) és az azok között ható erőknek a vizsgálata: Miből áll és hogyan működik a Világegyetem?
Ehhez épült az eddigi leghatékonyabb eszköz, a Nagy Hadronütköztető (lejjebb olvashatsz róla).
Az 1970 – es évek óta a részecskefizikusok az anyag alapvető szerkezetét egy egyenletsorozattal, az úgynevezett Standard Modellel írják le. A modell leírja, hogy minden, amit az Univerzumban megfigyelnek, néhány alapvető blokkból (melyek zömét itt azonosítottak/fedeztek fel), úgynevezett alapvető részecskékből épül fel, amelyeket négy erő irányít.
Ám az elmélet nem teljes: az ismert Univerzum csupán 4 % – át írja le. A számunkra még ismeretlen tényezők például: a sötét anyag, sötét energia, antianyag, és a gravitáció mikéntje ebben a makrovilágban. Ezeket az ismeretleneket kutatják a CERN – ben, és a már meglévő ismereteinket ellenőrzik a kutatók újra és újra.
2012 – ben például itt bizonyították be annak a részecskének a létezését, ami tömeget ad a többi részecskének. Ez a Higgs – bozon. Itt sikerült először antihidrogén – atomokat előállítani és „csapdába ejteni”, hogy tanulmányozhassák az anyag és antianyag közötti különbségeket.
Mindezen kutatások vonzata például:
- a technológiai fejlődés: mérnöki, informatikai, egészségügyi (protonterápia a daganatos betegségek ellen),
- az oktatási és nemzetközi együttműködések.
Ma már több, mint 100 ország több, mint 12 000 tudósa dolgozik náluk, így vált az európai kutatóközpont globálissá.
Magyarország 1992 óta tagja az intézménynek.
Az intézmény oktatási és ismeretterjesztő központja, a Sciene Gateaway látogatása ingyenes, csupán regisztrációhoz kötött.
A CERN – ben zajló kísérletek listája igen csak bő, és mindegyik külön kifejtést érdemelne, ám ebbe most itt nem megyünk bele, csupán kettőt emelnék ki: a legismertebbet és egy érdekességet. Bogarássz ITT a jelenleg zajló kutatásokért.
LHC – A Nagy Hadronütköztető
A CERN leghíresebb eszköze a Large Hadron Collider (LHC). Ez a világ legnagyobb és legerősebb részecskegyorsítója: nagyjából 100 méterrel a föld alatt, egy 27 kilométer hosszú szupravezető mágnesekből álló gyűrűből áll, számos gyorsító szerkezettel, amelyek az út során a részecskék energiáját növelik.
2008. szeptember 10 – én helyezték üzembe.
„A gyorsító belsejében két nagy energiájú részecskenyaláb közel fénysebességgel (v≈0,999999991c) halad, mielőtt ütköztetik őket. A nyalábok ellentétes irányokba haladnak különálló nyalábcsövekben – két csőben, amelyeket ultramagas vákuumban tartanak. A gyorsítógyűrű körül egy erős mágneses mező vezeti őket, amelyet szupravezető elektromágnesek tartanak fenn. Az elektromágnesek speciális elektromos kábel tekercsekből épülnek fel, amelyek szupravezető állapotban működnek, hatékonyan vezetik az elektromosságot ellenállás vagy energiaveszteség nélkül (lásd: mágnesvasutak – a szerk.).
Ehhez a mágneseket -271,3°C – ra kell hűteni – ez a hőmérséklet hidegebb, mint a világűrben. Emiatt a gyorsító nagy része a folyékony hélium elosztórendszeréhez (ez hűti a mágneseket), valamint egyéb ellátórendszerekhez van csatlakoztatva. A nyalábok gyorsító körüli irányítására több ezer, különböző fajtájú és méretű mágnest használnak. Ezek közé tartozik 1232 db 15 méter hosszú dipólus mágnes, amely meghajlítja a nyalábokat, és 392 db 5 – 7 méter hosszú kvadrupólus mágnes, amely fókuszálja a nyalábokat.
Közvetlenül az ütközés előtt egy másik típusú mágnessel „összeszorítják” a részecskéket, hogy növeljék az ütközések esélyét. A részecskék olyan aprók, hogy az ütköztetésükhöz szükséges feladat olyan, mintha két tűt lőnének ki 10 kilométerre egymástól olyan pontossággal, hogy félúton találkozzanak.” – CERN – LHD működésének ismertetése
Az ütközések során felszabaduló hatalmas energia új, ritka részecskéket hoz létre, amiket különböző detektorokkal vizsgálnak. Az ütközés pillanatában milliószorta nagyobb hő szabadul fel, mint ami a Napunk belsejében uralkodik.
A CERN alagútja a holdfázisok hatására is deformálódik néhány millimétert.
Egyébként élőben követhetjük, mi zajlik éppen az LHC – ban: https://op-webtools.web.cern.ch/vistar/
Jövőbeli terv, hogy az LHC utódjaként egy még nagyobb, 91 km – es kerületű részecske gyorsítót építenének, a Future Cirular Collider /FCC/ – t. Először a CERN történelmében először ehhez már magánadományozók és alapítványok hozzájárultak egy tetemes összeggel, mindemellett az Európai Bizottság 2028 – 2034 közötti többéves Moonshot projekt javasolt (még nem eldöntött) pénzügyi keret tervezetében is szerepel az FCC megépítése.
World Wide Web – A Világháló
A World Wide Web, vagyis az internet alapja a CERN „mellékterméke”. Sir Timothy John Berners – Lee (1955. június 8 – ) angol informatikus, programozó, mérnök, fizikus, feltaláló 1989 – ben itt fejlesztette ki ezt a típusú adatkommunikációt (pontosabban a HTML nyelvet és a HTTP protokollt más egyebekkel), hogy a tudósok könnyebben, hatékonyabban megoszthassák egymással kutatási adataikat.
Az első weboldal a világon archiválva is lett: http://info.cern.ch/
Az informatikánál maradva: a CERN – ben egyre inkább szaporodó óriási adatmennyiség feldolgozása hívta életre a Gridalapú számítástechnikát.
CERN and Society Foundation
A független, jótékonysági szervezet azzal a céllal jött létre, hogy a CERN – ben felhalmozott tudást és technológiát közvetlen módon mutassa be, fordítsa társadalmunk, mindennapi életünk javára, ezzel inspirálva a jövő generációit is.
Tevékenységüket 3 fő részre oszthatjuk:
- Oktatás és ismeretterjesztés – tanárképzés, nemzetközi verseny középiskolásoknak (Beamline for Schools), tudományos táborok, fesztiválok, ösztöndíjas és egyéb tanulmányi programok, ENLIGHT (részecsketerápia a rákkutatásban), ingyenesen látogatható oktatási és ismeretterjesztő központ – CERN Science Gateaway
- Innováció és tudásmegosztás
BioDynaMo – nyílt forráskódú szoftver komplex rendszerek tanulmányozására a biológiában, az epidemiológiában, a közgazdaságtanban, a társadalomtudományokban, az orvostudományban és számos más területen (a koronavírus – járvány idején például még a SARS-CoV-2 vírus terjedésének szimulálására is használták)
CERN – MEDICIS – orvostudományban a radioizotópok diagnosztikai és kezelési célú felhasználásának kutatása, fejlesztése
CERN – kutatásokból származó berendezések iskolában történő bemutatása – TIMEPI@school
ZENODO – a nyílt forráskódú adattárhely, ami lehetővé teszi a kutatók számára, hogy adatkészleteket, szoftvereket, munkafolyamatokat, jelentéseket és bármilyen más kutatással kapcsolatos digitális tárgyat letétbe helyezzenek és mások is korlátlanul hozzáférhessenek, ezeket kiegészítsenek - Kultúra és művészet – művészek heteket tölthetnek el a fizikusok mellett, ezáltal beleszőve alkotásaikba a tudományt. Az alkotásokból installációkat hoznak létre különböző kiállításokon – Arts at CERN
Alapítványi támogatásokból, vállalati partnerségektől és magánadományokból tartják fent a szervezetet, állami támogatást nem kapnak. Bárki lehet a világ bármely pontjáról egyszeri vagy állandó támogató, tetszőleges összeggel, adott projektek és/vagy az intézmény általános támogatásával.
/a Bolygón Bolyongó rendszeres támogatójuk/
Bővebben ITT olvashatsz tevékenységükről.
Be a Nerdy Bird!
