CERN: Το Μεγάλο Πείραμα

To CERN είναι ενας: «Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών»), διατηρώντας τα αρχικα της αρχικής ονομασίας του Conseil Europeenne pour la Recherche Nucleaire, είναι το μεγαλύτερο σε έκταση (πειραματικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών που ειδικεύεται στη σωματιδιακή φυσική στον κόσμο. Το Εργαστήριο βρίσκεται, δυτικά της Γενεύης, στα σύνορα Ελβετίας και Γαλλίας, στους πρόποδες της οροσειράς Ζουρά (Jura). Ιδρύθηκε το 1954 από δώδεκα ευρωπαϊκές χώρες και σήμερα αριθμεί 20 κράτη-μέλη, μεταξύ των οποίων και η Ελλάδα, η οποία είναι και ιδρυτικό μέλος.

 

 

Ιστορία του CERN

  Ο πρώτος επιταχυντής σωματιδίων του CERN ήταν ένα συγχρο-κύκλοτρο πρωτονίων, ισχύος 600 MeV που τέθηκε σε λειτουργία το 1957. Από τις πρώτες του επιτυχίες ήταν η παρατήρηση της μετατροπής ενός πιονίου σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα νετρίνο. Ακολούθησε το 1959 το σύγχροτρο πρωτονίων (PS) που λειτούργησε το 1959, με ισχύ 28 GeV.

1. Το 1965 οι εγκαταστάσεις του CERN επεκτάθηκαν προκειμένου να δημιουργηθεί ο πρώτος παγκοσμίως συγκρουστής πρωτονίων (ISR).
   
   
2. Το 1967 δόθηκε σε λειτουργία το ISOLDE, ένας διαχωριστής ισοτόπων που επέτρεπε τη μελέτη βραχύβιων πυρήνων.
   
   
3. Το 1973 ήταν η χρονιά των πρώτων σημαντικών ανακαλύψεων. Πειράματα στο ISR δείχνουν ότι τα πρωτόνια μεγεθύνονται όταν αυξάνεται η ενέργειά τους. Ο θάλαμος φυσαλίδων υδρογόνου αποκαλύπτει ότι τα νετρίνα μπορούν να αλληλεπιδράσουν με άλλα σωματίδια αλλά να παραμείνουν νετρίνα. Αυτή η ανακάλυψη των «ουδέτερων ρευμάτων» δίνει τη μεγαλύτερη ώθηση σε μια νέα θεωρία, που επιχειρεί να ενοποιήσει το μοντέλο της ασθενούς πυρηνικής δύναμης με εκείνο της ηλεκτρομαγνητικής.
   
   
4. Το 1976 τίθεται σε λειτουργία ένα δεύτερο εργαστήριο, με ένα σύγχροτρο πρωτονίων επτά χιλιομέτρων, το SPS. Ως τα τέλη του 1978 η ισχύς του SPS αναβαθμίζεται στα 500 GeV. Τη χρονιά εκείνη δοκιμάστηκε πειραματικά και η «τεχνική στοχαστικής ψύξης» που είχε διατυπώσει ο ερευνητής του CERN Simon van der Meer το 1968. Χάρη στην εξέλιξη αυτή αρχίζει ο σχεδιασμός της μετατροπής του SPS σε έναν συγκρουστή πρωτονίων και αντιπρωτονίων, χρησιμοποιώντας έναν δακτύλιο συσσώρευσης αντιπρωτονίων (AA).
   
   
5. Ως τo 1978 η ισχύς του σύγχροτρου PS αναβαθμίζεται, φθάνοντας το χιλιαπλάσιο της αρχικής ισχύος. Με αυτό ως κεντρικό επιταχυντή, το CERN διαθέτει πλέον ένα μοναδικό σύστημα συνδεδεμένων επιταχυντών, που επιτρέπει απαράμιλλη ποικιλία πειραμάτων.
   
   
6. Το 1981 η μετατροπή του SPS ολοκληρώνεται και τα πρώτα δύο πειράματα μελέτης συγκρούσεων μεταξύ ύλης και αντιύλης λαμβάνουν χώρα τον Ιούλιο του 1981. Κατά τη σημαντική αυτή χρονιά αποφασίζεται η κατασκευή ενός Μεγάλου συγκρουστή ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων (του LEP - Large Electron-Positron collider), με αρχική ενέργεια 50 GeV.
   
   
7. Το 1983 γίνεται η ιστορική ανακάλυψη των μποζονίων W και Ζ, των φορέων δηλαδή της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, οπότε επιβεβαιώνεται η «ηλεκτρασθενής» θεωρία που συνδυάζει την ασθενή και την ηλεκτρομαγνητική δύναμη σε ενιαίο πρότυπο.
   
   
8. Τον Αύγουστο του 1989 αρχίζει να λειτουργεί ο LEP και ως τον Οκτώβριο μας δίνει μετρήσεις που καταδεικνύουν ότι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης ανήκουν σε τρεις οικογένειες στοιχείων.
   
   
9. Το 1990 είναι η χρονιά της εφεύρεσης του WW από τον ερευνητή του CERN Tim Berners-Lee μαζί με τον Robert Cailliau. Ο παγκόσμιος ιστός ή World Wide Web επιτρέπει σε όλους μας την πλοήγηση στο Internet.
   
   
10. Το 1991 οι αντιπρόσωποι των κρατών-μελών συμφωνούν ομόφωνα ότι η κατασκευή ενός Μεγάλου Επιταχυντή Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων (του Large Hadron Collider - LHC) μέσα στο τούνελ του LEP είναι η σωστή προοπτική για το μέλλον. Η τελική έγκριση κατασκευής δίνεται το 1994.
    
    
11. Τον Σεπτέμβριο του 1995 μια διεθνής ομάδα ερευνητών υπό τον Walter Oelert κατορθώνει να συνθέσει άτομα αντιύλης από τα συστατικά της αντισωματίδια. Είναι η πρώτη πόρτα που ανοίγεται στην εξερεύνηση του αντικόσμου. Τη χρονιά αυτή η Ιαπωνία γίνεται μέλος-παρατηρητής του CERN και την ακολουθούν οι ΗΠΑ, το 1997.
    
12. Το 2000 τα πειράματα του CERN δίνουν πειστικές ενδείξεις ότι υπάρχει μια νέα κατάσταση της ύλης, 20 φορές πυκνότερη εκείνης του πυρήνα, στην οποία τα κουάρκ αντί να συσπειρώνονται σε πρωτόνια ή νετρόνια κινούνται ελεύθερα (το πλάσμα κουάρκ  σημαίνει τα άνω (up, u) και κάτω (down, d) κουάρκ βρίσκονται στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων του ατομικού πυρήνα, είναι δεμένα τόσο σφιχτά  μεταξύ τους ώστε σε κανένα πείραμα δεν έχει  καταστεί δυνατόν να απελευθερώσουμε μόνο ένα από αυτά).
    
    
13. To 2001 το CERN ανακοινώνει τα τελικά αποτελέσματα των ερευνών για την άμεση «Charge Parity (CP)-violation», το ιδιαίτερο εκείνο φαινόμενο παραβίασης που εξηγεί γιατί η φύση προτιμά την ύλη από την αντιύλη. Τέλος, το 2002 ανακοινώνεται ότι επιτεύχθηκε η πρώτη ελεγχόμενη παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ατόμων αντιυδρογόνου, σε χαμηλές ενέργειες.
    
    

Οι 12 ιδρυτικές χώρες μέλη του 1954 ήταν: Το Βέλγιο, η Γαλλία, η Γερμανία, η Δανία, η Ελβετία, η Ελλάδα, το Ηνωμένο Βασίλειο, η Ιταλία, η Νορβηγία, η Ολλανδία, η Σουηδία και η Γιουγκοσλαβία η οποία αποσύρθηκε το 1961.

Από την ίδρυση του το 1954 το CERN δέχεται συνεχώς νέα μέλη: την Αυστρία το 1959. Την Ισπανία το 1961 (αποσύρθηκε το 1969, και έγινε πάλι μέλος το 1983), τη Πορτογαλία το 1985, τη Φινλανδία το 1991, τη Πολωνία το 1991, την Ουγγαρία το 1992, την Τσεχία το 1993, τη Σλοβακία το 1993 και τη Βουλγαρία το 1999. Σήμερα οι 18 από τις 20 χώρες μέλη του CERN είναι ταυτόχρονα και μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Το CERN απασχολεί σήμερα περίπου 3.000 μόνιμους εργαζόμενους, ενώ περίπου 6.500 επιστήμονες και μηχανικοί (που αντιπροσωπεύουν 500 πανεπιστήμια και 80 διαφορετικές εθνικότητες), περίπου το μισό της κοινότητας της σωματιδιακής φυσικής στον κόσμο, δουλεύουν σε πειράματα που οργανώνονται από το CERN

   

Αποστολή του CERN

 Η έρευνα που γίνεται στο CERN χαρακτηρίζεται ως Έρευνα Μεγάλων Στόχων (Big Science), αυτή, δηλαδή, για τη διεξαγωγή της οποίας απαιτείται η συμβολή πολλών κρατών. Το βασικό αντικείμενο της έρευνας του CERN είναι η θεμελιακή φυσική, η οποία μελετά τα συστατικά και τις λειτουργίες του σύμπαντος. Χρησιμοποιώντας τα μεγαλύτερα και πλέον πολύπλοκα επιστημονικά όργανα για τη μελέτη των βασικών συστατικών της ύλης, τα στοιχειώδη σωματίδια και τις συγκρούσεις μεταξύ τους, οι φυσικοί αποκαλύπτουν τους νόμους της φύσεως.

Στο CERN παράγεται γνώση υψηλού επιπέδου για περίπλοκα δίκτυα επικοινωνιών και την υψηλότερη δυνατή τεχνολογία υπολογιστικών συστημάτων, η οποία οδήγησε το CERN στην εφεύρεση του World Wide Web, ως μία τεχνολογία, η οποία, αρχικά, ικανοποιούσε τις αυξανόμενες επικοινωνιακές ανάγκες υπολογιστικών συστημάτων της ερευνητικής κοινότητας. Ακόμη, τα πεδία που ωφελήθηκαν από τις τεχνολογικές προόδους της έρευνας της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων συμπεριλαμβάνουν τις:

1. Μεθόδους ιατρικών απεικονίσεων
2. Ποζιτρονική τομογραφία
3. Κατασκευή ηλεκτρονικών υπολογιστικών κυκλωμάτων
4. Ανίχνευση παράνομης μεταφοράς διαφόρων υλικών. Από επιστημονικής απόψεως, οι πιο σημαντικές τεχνολογικές και επιστημονικές γνώσεις που προέρχονται από τις δραστηριότητες του CERN εντοπίζονται σε:
1. Ιδιότητες των υλικών σε αέρια, υγρή ή στερεά μορφή
2. Αλληλεπιδράσεις τους με ακτινοβολίες υψηλής ενέργειας
3. Υπεραγώγιμα υλικά που δημιουργούν υψηλά μαγνητικά πεδία
4. Υπερ-ρευστά που χρειάζονται για την λειτουργία των επιταχυντών
5. Πηγές πολύ ισχυρής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και τη φυσική της επιφάνειας των μετάλλων
6. Τεχνολογία κενού
7. Τεχνολογίες δικτύων και υπολογιστικών συστημάτων και εφαρμογών
   
   

     

Τα επιστημονικά όργανα στο CERN

 Τα επιστημονικά όργανα που χρησιμοποιούνται στο CERN είναι οι επιταχυντές σωματιδίων και οι ανιχνευτές. Οι επιταχυντές δίνουν στα σωματίδια πολύ μεγάλες ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, και τα ωθούν να συγκρουστούν, είτε με σταθερούς στόχους, είτε μεταξύ τους.

Οι ανιχνευτές παρατηρούν και καταγράφουν τα προϊόντα αυτών των συγκρούσεων. Οι ανιχνευτές σωματιδίων λειτουργούν όταν ένα σωματίδιο διέρχεται από τον ανιχνευτή, συγκρούεται με άτομα και εκβάλλει ήλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα και έτσι σχηματίζονται τα άτομα. Τα άτομα ενώνονται μεταξύ τους και συνθέτουν μόρια από τα οποία αποτελούνται άλλα σύνθετα αντικείμενα - για παράδειγμα ο άνθρωπος. Τα ηλεκτρόνια έλκονται από το πλησιέστερο θετικά φορτισμένο σύρμα. Ο ηλεκτρικός παλμός στο καλώδιο ενισχύεται και οδηγείται στον υπολογιστή.Από τη θέση του σύρματος και το χρόνο άφιξης του σήματος, ο υπολογιστής εντοπίζει τη θέση της σύγκρουσης.

Ο παλαιότερος επιταχυντής, ο οποίος λειτουργεί ακόμη στο CERN, είναι το συγχροτρόνιο πρωτονίων (PS), το οποίο μπήκε σε λειτουργία το 1959.

Το υπέρ σύγχροτρον πρωτονίων (SPS), το οποίο τροφοδοτείται με δέσμες σωματιδίων από το PS, λειτούργησε για πρώτη φορά το 1976. Στην αρχή της δεκαετίας του 1980, το SPS έδινε δέσμες σωματιδίων για πειράματα, τα οποία οδήγησαν στην απονομή του βραβείου Νόμπελ Φυσικής στο CERN, για πρώτη φορά το 1984. Ο μεγάλος επιταχυντής συγκρουόμενων δεσμών ηλεκτρονίων ποζιτρονίων (LEP) κατασκευάστηκε σε ένα κυκλικό υπόγειο τούνελ, περιφέρειας 27 χιλιομέτρων, και αποτέλεσε το σύμβολο έρευνας του CERN για την περίοδο 1989- 2000. Όταν ολοκληρώθηκε η αποστολή του, ο επιταχυντής LEP αποσυναρμολογήθηκε για να δώσει χώρο σε μία πολύ πιο ισχυρή μηχανή, το μεγάλο επιταχυντή συγκρουόμένων δεσμών αδρονίων (LHC), ο οποίος θα εγκατασταθεί στο ίδιο τούνελ, το καλοκαίρι του 2007.

Όπως το LEP έτσι και το LHC θα τροφοδοτείται με δέσμες σωματιδίων από το PS και το SPS. Τα πειράματα στον επιταχυντή LHC θα γίνουν με γιγαντιαίους ανιχνευτές όπως οι ATLAS, CMS, ALICE, LHCb, οι οποίοι κατασκευάζονται από 500 ινστιτούτα 80 χωρών με τη βοήθεια της βιομηχανίας. .  

     

Η συνεισφορά του CERN στην Κοινωνία

  Η συνεισφορά του CERN στην κοινωνία είναι ουσιαστική και πολυεπίπεδη:

1. Παρέχει άριστη κατάρτιση στο ερευνητικό προσωπικό που εντάσσεται στο δυναμικό του
2. Προσφέρει μοναδικές ευκαιρίες στη διεθνή επιστημονική κοινότητα, ενώ παράλληλα, κινητοποιεί ουσιαστικά τους νέους σπουδαστές
3. Αναπτύσσει τις τεχνολογικές δεξιότητες των μηχανικών και τεχνικών στα ευρωπαϊκά ερευνητικά ιδρύματα και την ευρωπαϊκή βιομηχανία
4. Δημιουργεί ένα ανταγωνιστικό περιβάλλον για τις βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας των ευρωπαϊκών και μη κρατών μελών
5. Λειτουργεί μέσα από ένα δομημένο σύστημα, το οποίο εξασφαλίζει στα κράτη μέλη τη λεγόμενη «βιομηχανική επιστροφή»: Πρόκειται για τη δυνατότητα αυτών των κρατών να απορροφούν εργασίες που τους αποφέρουν έσοδα της τάξεως του 30-40% της ετήσιας συνδρομής τους (ύψους ενός δισεκατομμυρίου ελβετικών φράγκων). Μέσα από αυτή τη διαδικασία, το CERN δίνει την αυτοπεποίθηση τόσο στα κράτη που είναι μέλη όσο και σ' εκείνα που δεν αποτελούν μέλη του ότι, τα επιστημονικά προγράμματα αξιολογούνται από διεθνείς επιστημονικές επιτροπές, σε υψηλό επίπεδο, μακριά από τη γραφειοκρατία.

 
Η κύρια λειτουργία του αφορά την παροχή επιταχυντών σωματιδίων και άλλων υλικοτεχνικών υποδομών που χρειάζονται για την πειραματική έρευνα στο πεδίο της φυσικής υψηλών ενεργειών. Δηλαδή ερευνά τα συστατικά της ύλης και το είδος των δυνάμεων που την κρατούν ενωμένη, ασχολείται με τη διερεύνηση των πλέον θεμελιωδών ερωτημάτων για τη Φύση και συγκεκριμένα με την Σωματιδιακή Φυσική, χρησιμοποιώντας τα μεγαλύτερα και πλέον πολύπλοκα επιστημονικά όργανα όπως οι πολλοί επιταχυντές, ένας εκ των οποίων είναι ο πελώριος Super Proton Synchroton (SPS), ή LHC Μέγας Επιταχυντής Ανδρονίων, ο οποίος αναπτύσσεται σε υπόγεια κυκλική σήραγγα 27 χιλιομέτρων που επιτρέπει στα πρωτόνια  να επιταχύνονται στα 400 GeV, δηλαδή σε πολύ υψηλές ενέργειες. Τα σωματίδια επιταχύνονται με τη χρήση ηλεκτρικών πεδίων.  Eνα θετικά φορτισμένο σωματίδιο-όπως το πρωτόνιο- έλκεται από ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο. Στο πεδίο μιας μπαταρίας 1,5V θα αποκτήσει ενέργεια ίση με 1,5 ηλεκτρονιοβόλτ (eV). Με αυτή την μονάδα μετράμε πόσο ισχυρός είναι ο επιταχυντής. Η επιτάχυνση των σωματιδίων στους γραμμικούς επιταχυντές μοιάζει πολύ με την επιτάχυνση του σέρφερ πάνω στα κύματα. Αυτό επιτυγχάνεται με την κατάλληλη μεταβολή της φοράς του ηλεκτρικού πεδίου κατά τη διάρκεια του χρόνου διάβασης από το ηλεκτρόδιο. Ετσι, όταν το σωματίδιο εισέρχεται στον κενό χώρο μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων δέχεται πάντα επιτάχυνση και όχι επιβράδυνση από το πολύ ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο.

Όπως αποδείχθηκε στην πράξη, όμως, οι ερευνητές του CERN δεν περιορίζονται αυστηρά στον τομέα της Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής: Στο CERN εργαζόταν, ως έκτακτος ερευνητής, ο Τιμ Μπέρνερς Λι (Tim Berners-Lee), ο επινοητής του Παγκόσμιου Ιστού, της δημοφιλέστερης, σήμερα, υπηρεσίας του Διαδικτύου (Internet) Το Cern αποτελεί το κόσμο της επιστήμης, το μεγαλύτερο επιστημονικό και ερευνητικό κέντρο του κόσμου , όπου στελεχώνεται απο τις σημαντικότερες μορφές των σύγχρονων επιστημών , τους σημαντικότερους επιστήμονες , και τις τελευταίες τεχνολογίες. Στο Cern κατα καιρούς έχουν γίνει σπουδαίες ανακαλύψεις , όπως το γνωστό σε εμάς www(world wide web), το διαδίκτυο, αφού αναπτύχθηκε αρχικά απο το Cern ως αποτέλεσμα της ανάγκης που είχαν οι επιστήμονες να μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους. Στη καφετέρια του Cern μπορεί να συναντήσεις νομπελίστες και κορυφαίους επιστήμονες και μηχανικούς απο όλο το κόσμο, που δουλεύουν σαν εργάτες για την επίτευξη του πειράματος!!  Επιστήμονες που μοιάζουν με εργάτες και εργάτες που είναι επιστήμονες.

    

Σκοπός του πειράματος του Cern

 Είναι να επιταχύνουν σωματίδια σε ταχύτητα 99,99% της ταχύτητας του φωτός και να συγκρουστούν μεταξύ τους έτσι ώστε να παρατηρήσουμε τα φαινόμενα που θα προκύψουν απο μια τέτοια σύγκρουση, να μετρήσουμε την ενέργεια που εκλύεται,και να “ξετρυπώσουμε” νέα σωματίδια (όπως το σωματίδιο Ηiggs ή σωματίδιο του Θεού όπως το λένε) που είναι απαραίτητα για να επιβεβαιωθούν οι θεωρίες που έχουν αναπτύξει οι θεωρητικοί φυσικοί έως τώρα. Οι επιστήμονες ισχυρίζονται οτι το σωματίδιο Higgs είναι αυτό που δίνει τη μάζα στην ύλη. Το οτιδήποτε γύρω μας (ακόμα και εμείς οι ίδιοι) έχει τη μάζα που έχει επειδή το διαπερνούν κάθε στιγμή τα σωματίδια αυτά. Αρκεί αποδείξουμε μέσω του πειράματος αυτού την ύπαρξη αυτών των σωματιδίων Και αν δεν παρουσιαστούν τα σωματίδια αυτά απο το πείραμα; Το σίγουρο είναι ότι κάτι καινούριο θα ανακαλύψουμε αφού για πρώτη φορά γίνεται σύγκρουση σωματιδίων σε τόσο ψηλές ενεργειακές στάθμες . 

Με το πείραμα του Cern θα καταφέρουμε να προσομοιώσουμε τις συνθήκες που επικρατούσαν 1 κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη μεγάλη έκρηξη!! Δεδομένου ότι το σύμπαν διαστέλλεται εδω και 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια μετά απο τη γέννηση του , αυτό συνεπάγεται ότι κάποτε ήταν πάρα πολύ μικρό συγκρινόμενο με το μέγεθος ενός υποατομικού σωματιδίου, έτσι εξετάζοντας τη δομή των υποατομικών σωματιδίων (μελετώντας τη σωματιδιακή φυσική) ίσως να μπορέσουμε να εξάγουμε συμπεράσματα για τη δομή του σύμπαντος αφού είναι αλληλένδετα …αυτό προσπαθούν να κάνουν στο Cern!

 

Το μεγάλο πείραμα που έγινε από το CERN, έγινε  στις 10 Σεπτεμβρίου 2008 στις 10:33 ώρα Ελλάδος με μεγάλη επιτυχία ξεκίνησε το ταξίδι μέσα στο τούνελ 27 χιλιομέτρων, η πρώτη δέσμη πρωτονίων. Πρόκειται για την λειτουργία του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων σε μια υπόγεια κυκλική σήραγγα μήκους 27 χιλιομέτρων, στον οποίο αντιπαράλληλες δέσμες πρωτονίων θα συγκρούονται μετωπικά κινούμενες με την ταχύτητα του φωτός, αναπαράγοντας στιγμιαία τις συνθήκες που επικρατούσαν λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη που γέννησε το Σύμπαν.

Τέσσερις τεράστιοι "ανιχνευτές", που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία του τούνελ, θα ανιχνεύουν οτιδήποτε ενδιαφέρον μπορεί να προκύψει από τις συγκρούσεις αυτές.  Έχουν τα ονόματα: Ο Ανιχνευτής'ΑΤΛΑΣ"  (θα αναζητήσει ίχνη νέων σωματιδίων, την καταγωγή της μάζας και τις άλλες διαστάσεις),έχει πλάτος 20 μέτρα  ύψος 20  μέτρα μήκος 40 μέτρα και βάρος 7.000 τόνοι. Περιέχει 8 υπεραγώγιμα πηνία μήκους 25 μέτρων τοποθετημένους σε κυλινδρική μορφή.  Ο Ανιχνευτής "ΑΛΙΚΗ" (θα μελετήσει την "υγρή" μορφή της ύλης, που καλείται πλάσμα κουάρκ-γλουονίων και η οποία υπήρχε λίγο μετά το Μπινγκ Μπανγκ) Είναι μικρότερος από τον ανιχνευτή ATLAS  έχει μήκος 26  μέτρα  ύψος 16 μέτρα  πλάτος 16 μέτρα  και βάρος 10.000 τόνους. Οι συγκρούσεις αυτές θα δημιουργήσουν θερμοκρασίες πάνω από 100. 000 φορές της θερμοκρασίας της καρδιάς του ήλιου. Ο Ανιχνευτής  CMS  Compact Muon Solenoid  Έχει μήκος 21  μέτρα  ύψος 15 μέτρα,  πλάτος 15 μέτρα και βάρος 12.500 τόνους. Θα κάνει παρόμοια πειράματα με αυτά του ATLAS αλλά με διαφορετικές τεχνικές αρχές.Ο ανιχνευτής CMS κτίστηκε γύρω από ένα τεράστιο σωληνοειδή μαγνήτη που η ένταση του είναι 4 tesla, περίπου 100.000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του μαγνητικού πεδίου της Γης.(θα "κυνηγήσει" το μποζόνιο του Χιγκς, το λεγόμενο και "σωματίδιο του Θεού" ) και  Ο Ανιχνευτής LHCb (θα προσπαθήσει να λύσει το μυστήριο της εξαφανισμένης αντι-ύλης), θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε γιατί στο σύμπαν υπάρχει ύλη κι όχι αντιύλη.  Οι ειδικοί θα ανακαλύψουν τη λεπτή διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης μελετώντας ένα τύπο κουάρκ, που λέγεται (beauty ή b κουάρκ). Θα δημιουργηθούν πολλοί τύποι κουάρκ στον επιταχυντή LHC προτού αυτοί διασπαστούν γρήγορα σε άλλες μορφές. . Περίπου 9.000 φυσικοί σε όλο τον κόσμο, σε πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα, περιμένουν με αγωνία να αναλύσουν τα πρώτα στοιχεία που θα προκύπτουν σιγά-σιγά τους επόμενους μήνες, όσο θα αυξάνεται σταδιακά η ενεργειακή ισχύς των πειραμάτων, μέχρι που η ακτίνα πρωτονίων θα αγγίξει την ταχύτητα του φωτός και θα κάνει το γύρο των 27 χλμ του τούνελ περίπου 11.000 φορές μέσα σε ένα δευτερόλεπτο, αναπτύσσοντας στιγμιαία θερμοκρασίες μέχρι και 100.000 φορές μεγαλύτερες από του Ήλιου μας και αναπαράγοντας πιθανότατα τις συνθήκες λίγο μετά το αρχικό "Μπινγκ Μπανγκ", το οποίο (ίσως) γέννησε το σύμπαν.

 

 
                              

Με το πείραμα αυτό θα εξαχθούν κρίσιμα συμπεράσματα για την διαλεύκανση της φύσης της ύλης, της ύπαρξης μαγνητικών μονοπόλων, της συμπεριφοράς μίνι μαύρων τρυπών και της ύπαρξης παράξενων σωματιδίων που τώρα υπάρχουν μόνο στα χαρτιά και στις θεωρητικές αναλύσεις των συχνά αντικρουόμενων φυσικών θεωριών και θα αποτελέσει ένα σημαντικό βήμα τόσο για την επιστήμη, όσο και για την ανθρωπότητα. Σημαντικό στοιχείο του πειράματος αυτού αποτελεί και η ανάπτυξη τεράστιων ενεργειών, οι οποίες θα ξεπεράσουν τα 7 ΤeV (Tερα-ηλεκτρονιοβόλτ), γεγονός που σημαίνει πως θα σπάσει κάθε παγκόσμιο ρεκόρ που έχει σημειωθεί μέχρι σήμερα. Η ανάπτυξη τόσο μεγάλης ενέργειας έχει προκαλέσει στην κοινή γνώμη, εκτός από θαυμασμό και φόβο, μέχρι και για την καταστροφή ολόκληρου του σύμπαντος. Αυτό οφείλεται τόσο στο γεγονός πως το πείραμα αυτό θα δημιουργεί κάθε δευτερόλεπτο καινούργιες μικρές μαύρες τρύπες, όσο και στην τεράστια ενέργεια του. Οι υπεύθυνοι όμως του πειράματος μας καθησυχάζουν λέγοντας πως αυτές οι μικρές μαύρες τρύπες θα είναι τόσο αδύναμες και θα καταστρέφονται αμέσως μετά τη δημιουργία τους (μέσος χρόνος ζωής το πολύ ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου). Επίσης στην περίληψη της έκθεσής του το CERN αναφέρει: <Το Σύμπαν στο σύνολό του πραγματοποιεί 10 εκατομμύρια πειράματα σαν του LHC ανά δευτερόλεπτο>.Παρόλα αυτά, τα άστρα και οι γαλαξίες συνεχίζουν να υπάρχουν.

Ένας ακόμα φόβος που υπάρχει για τη λειτουργία αυτού του πειράματος είναι  οι «φυσαλίδες κενού», μια υποθετική διαμόρφωση του Σύμπαντος που θα ήταν πιο σταθερή από τη σημερινή διαμόρφωση. Η απάντηση του CERN σε αυτή τη φοβία είναι: «Δεδομένου ότι τέτοιες φυσαλίδες κενού δεν έχουν παραχθεί πουθενά στο ορατό Σύμπαν, δεν πρόκειται να δημιουργηθούν ούτε στον LHC».

  
Τέλος, υπάρχει ο φόβος δημιουργίας «παραδοξονίων» (strangelet), υποθετικών σωματιδίων ικανών να καταστρέψουν ό,τι αγγίξουν μετατρέποντας την κανονική ύλη σε «παράξενη ύλη». Ωστόσο, η απάντηση του CERN ήταν ότι δεν υπάρχει κίνδυνος αλληλεπίδρασης των παραδοξόνιων με την κανονική ύλη. Ο RHIC προσπαθεί εδώ και οκτώ χρόνια να ανιχνεύσει παραδοξόνια, χωρίς να τα καταφέρει, ενώ ο LHC δεν έχει ούτε θεωρητικά τη δυνατότητα να παράγει αυτά τα εξωτικά σωματίδια. Το πείραμα, που κόστισε περίπου 6,5 δισεκατομμύρια ευρώ, θα διαρκέσει τουλάχιστον 10 χρόνια Λίγο μετά την έναρξη του ελληνική ομάδα από hackers πέτυχαν χτύπημα εναντίων του Large Hadron Collider (LHC) χτυπώντας το site του πειράματος του CERN, εγείροντας ανησυχίες σχετικά με την ασφάλεια του μεγαλύτερου πειράματος στον κόσμο και καθώς αυτό προχωράει προς το επόμενο εξαιρετικά σημαντικό βήμα του. Οι επιστήμονες πίσω από τον τεράστιο επιταχυντή σωματιδίων λαμβάνουν απειλητικά email και τηλεφωνήματα σχετικά την δημόσια ανησυχία για τη πιθανή δημιουργία μαύρης τρύπας που θα μπορούσε να καταπιεί την γη, τη δημιουργία σεισμών και τσουνάμι, παρά τις επανειλημμένες διαβεβαιώσεις ακόμα και από τον καθηγητή Stephen Hawking.Τώρα που τα σωματίδια έχουν ήδη ξεκινήσει να περιστρέφονται μέσα στον επιταχυντή κοντά στην Γενεύη, η  ελληνική ομάδα από hackers εισέβαλαν στα ενδότερα του πειράματος καταφέρνοντας να παρουσιάσουν ένα μήνυμα στο κεντρικό site του cmsmon.cern.ch. Η ομάδα αυτοαποκαλείται GST: Greek Security Team, και υπογράφουν «Είμαστε 2600, μην τα βάζετε μαζί μας!».Το site cmsmon.cern.ch δεν ήταν πλέον προσβάσιμο έπειτα από την επίθεση.

Οι επιστήμονες που δουλεύουν στο CERN ανησυχούσαν για το πού θα μπορούσαν οι hackers να φτάσουν, μιας και πέτυχαν να βρίσκονται μόλις ένα βήμα μακριά από τον υπολογιστή που ελέγχει έναν από τους τεράστιους ανιχνευτές της μηχανής, έναν μαγνήτη που ζυγίζει 12.500 τόνους και έχει μήκος 21 μέτρων και ύψος/πλάτος 15 μέτρων. Ευτυχώς η ζημιά που έκαναν ήταν μόνο σε ένα αρχείο, ενώ οι επιστήμονες που δουλεύουν στην ομάδα CMS αναφέρουν ότι ήταν μία «τρομακτική εμπειρία» η μάχη αυτή. Η επίθεση ξεκίνησε περίπου την ώρα που η γιγαντιαία μηχανή ξεκίνησε να περιστρέφει τα πρώτα σωματίδια, κάτω από τα φώτα της παγκόσμιας δημοσιότητας. 

Εικάζεται ότι κάποιος από τον ανταγωνιστή αμερικάνικο επιταχυντή Tevatron του Fermilab είχε τις απαραίτητες τεχνικές λεπτομέρειες για να βοηθήσει μία τέτοια επίθεση.

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικής Ερευνας (CERN) ελπίζει πως ο επιταχυντής -στόχος του οποίου είναι να δημιουργήσει τις συνθήκες που υπήρχαν στο πρώτο δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά το Big Bang- θα διαφωτίσει τους επιστήμονες σε ό,τι αφορά την προέλευση του σύμπαντος.Η Αρέφεβα και ο Βόλοβιτς, του Μαθηματικού Ινστιτούτου Στεκλόβ της Μόσχας, υποστηρίζουν ότι η ενέργεια που θα παραχθεί με τη σύγκρουση των σωματιδίων, με ταχύτητα κοντά σε αυτήν του φωτός, μπορεί να ανοίξει τις πύλες σε επισκέπτες από το μέλλον. Σύμφωνα με τη γενική θεωρία στης σχετικότητας του Αϊνστάιν, κάθε μεγάλη ποσότητα ύλης ή ενέργειας μπορεί να παραμορφώσει το διάστημα και το χρόνο που το περιβάλλει. Αν αυτή η ποσότητα ενέργειας ή μάζας είναι αρκετά μεγάλη, ο χρόνος μπορεί να παραμορφωθεί τόσο πολύ ώστε μπορεί να γυρίσει πίσω, δημιουργώντας ένα τούνελ του χρόνου, μεταξύ παρόντος και μέλλοντος Υπάρχει ωστόσο και η άλλη άποψη σε αυτήν τη θεωρία. Ο δόκτωρ Μπράιαν Κοξ, μέλος του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικής Έρευνας, μεταξύ των κορυφαίων Βρετανών ειδικών στον τομέα της Ατομικής Φυσικής, αντιμετωπίζει με ιδιαίτερο σκεπτικισμό την άποψη των Ρώσων μαθηματικών, χαρακτηρίζοντάς την ως τίποτα περισσότερο από μια καλή ιστορία επιστημονικής φαντασίας. «Οι συγκρούσεις της κοσμικής ακτινοβολίας στην ανώτερη ατμόσφαιρα έχουν πολύ περισσότερη ενέργεια απ’ όση η επιστήμη μπορεί να παραγάγει» λέει και συμπληρώνει: «Υπάρχουν (οι συγκρούσεις αυτές) εδώ και πέντε δισεκατομμύρια χρόνια και δεν έχουμε ποτέ δει ταξιδιώτες του χρόνου». Καταλήγοντας, ο δόκτωρ Κοξ σημειώνει ότι ο κορυφαίος επιστήμονας Στίβεν Χόκιν έχει υποστηρίξει ότι οποιαδήποτε μελλοντική θεωρία αναφορικά με την κβαντοβαρύτητα θα αποκλείσει την πιθανότητα ταξιδιού στο χρόνο, τόσο επειδή το σύμπαν συνήθως προχωρά προς την ίδια κατεύθυνση, όσο κι επειδή το ταξίδι προς το παρελθόν δεν έχει λογική. Οι θεωρητικοί του κυνισμού λένε εξάλλου ότι αν τα ταξίδια στο χρόνο ήταν δυνατά, θα μας είχαν ήδη επισκεφθεί άνθρωποι από το μέλλον, ίσως όχι φορώντας διαστημικές στολές ή ρούχα από φωσφοριζέ ύφασμα, όπως συμβαίνει στις ταινίες.

Ωστόσο, οι νόμοι της Φυσικής που διατύπωσε ο Αϊνστάιν υποστηρίζουν ότι τα ταξίδια στο χρόνο είναι δυνατά μόνον προς το παρελθόν, μέχρι όμως το σημείο που θα ανακαλυφθεί το πρώτο μηχάνημα χρόνου, κάτι που δεν έχει γίνει ακόμα. Αν όμως ο Μεγάλος Επιταχυντής αποδειχτεί πως είναι το πρώτο τέτοιο μηχάνημα, το 2008 θα μπορεί να χαρακτηριστεί ως το «σημείο 0» για τα ταξίδια στο χρόνο.

Τι είναι ο Μεγάλος Επιταχυντής

Ο επιταχυντής είναι ένα περίπλοκο μηχάνημα, το οποίο θα θέσει σε σύγκρουση δέσμες πρωτονίων μεγαλύτερης ενέργειας σε πολύ υψηλές ταχύτητες, με σκοπό να αποκωδικοποιήσει τα μυστικά του Σύμπαντος. Αποτελείται από τουλάχιστον 1.000 μαγνήτες, οι οποίοι καταλαμβάνουν ένα τούνελ που διατρέχει έναν δακτύλιο είκοσι επτά χιλιομέτρων. Οι μαγνήτες μεταφέρουν δύο δέσμες γύρω από το δακτύλιο σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Σε συγκεκριμένα σημεία κατά μήκος του δακτυλίου οι ακτίνες διασταυρώνονται, θέτοντας τα σωματίδια σε σύγκρουση.

Κάθε ένα από τα τεράστια πειράματά του λαμβάνουν χώρα κοντά στα σημεία των συγκρούσεων, ώστε να αιχμαλωτίσουν και να μετρήσουν νέα σωματίδια που παράγονται κατά τις συγκρούσεις. Τα τελευταία αναμένεται να οδηγήσουν τους επιστήμονες σε νέα φαινόμενα, πέρα από το λεγόμενο σταθερό μοντέλο της φυσικής, ώστε να εξηγηθούν οι αντιδράσεις των σωματιδίων που είναι μικρότερα από τα άτομα. 



 

 

 

 

Μέσα στο τούνελ του μεγάλου επιταχυντή

ΕΞΕΛΙΞΗ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ CERN

Το πειραμα CERN το ετος 2009

 Σαμπάνιες άνοιξαν δέκα χιλιάδες επιστήμονες στο ευρωπαϊκό κέντρο πυρηνικών ερευνών CERN, στη Γενεύη, καθώς έλαβαν την πρώτη θετική ένδειξη, από το πρωτοφανές πείραμα αναπαράστασης της δημιουργίας του σύμπαντος. Το ζητούμενο ήταν να συγχρονιστούν σε σύγκρουση οι δέσμες πρωτονίων που κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός στον αποκαλούμενο Μεγάλο Επιταχυντή.
Η μεγάλη έκρηξη της γέννησης του σύμπαντος μπορεί να μην αναπαρασταθεί ποτέ στις ηλεκτρονικές οθόνες του CERN, όμως κι αυτή η πρώτη δοκιμή σε βάθος εκατό μέτρων από το έδαφος της Γενεύης ήταν μια απρόσμενα καλή αρχή. Ο τεράστιος κυκλικός επιταχυντής που κόστισε έξι δισ. ευρώ για την κατασκευή του και 29 εκατομμύρια ευρώ για την επισκευή του, αναπτέρωσε τις ελπίδες ότι ο χρόνος μπορεί να γυρίσει πίσω δεκατρία δισεκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο το πείραμα δέχτηκε και δυσκολίες όπως: Την άνοιξη του 2009 οπου ο επιταχυντής στο πείραμα CERN παρουσίασε τεχνικό πρόβλημα ενώ είχε προηγηθεί και άλλη βλάβη, την οποία επιδιόρθωσαν. Ο γάλλος φυσικός, Ρομπέρ Αιμάρ, γενικός διευθυντής του CERN, χαρακτήρισε "αναμφίβολα ψυχολογικό πλήγμα" αυτή την εξέλιξη, μετά την πανηγυρική έναρξη λειτουργίας του επιταχυντή στις 10 Σεπτεμβρίου. Όπως κάθε μεγάλο έργο, από την αρχική σύλληψή του στις αρχές της δεκαετίας του ΄80 και την επίσημη έγκρισή του το 1996, μέχρι τη έναρξή του, πέρασε από "σαράντα κύματα", από κατασκευαστικές δυσκολίες μέχρι μεγάλες υπερβάσεις του αρχικού προϋπολογισμού του (έως τέσσερις φορές) και το CERN χρειάστηκε να δανειστεί εκατοντάδες εκατομμύρια ευρώ από τράπεζες για να ολοκληρώσει το έργο.

Το πειραμα CERN το 2010

 Τις ισχυρότερες συγκρούσεις σωματιδίων στην ιστορία των θετικών επιστημών πέτυχε στις 30/3/2010 ο επιταχυντής αδρονίων (LHC) του ευρωπαϊκού ερευνητικού κέντρου CERN. Όπως ανακοινώθηκε, δύο δέσμες με συνδυασμένη ισχύ 7 TeV διασταυρώθηκαν, σηματοδοτώντας την έναρξη του μεγαλύτερου πειράματος της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. Οι δέσμες ισχύος 7 TeV -ή 7,5 τρισεκατομμύρια ηλεκτροβολτ- είναι τρεισήμισι φορές ισχυρότερες από εκείνες που μέχρι σήμερα το μεσημέρι είχαν επιτευχθεί σε εργαστηριακές συνθήκες.

Συγκρούστηκαν λίγο μετά τις 2 το μεσημέρι, ώρα Ελλάδας, με ταχύτητα ένα νανο-κλάσμα του δευτερολέπτου μικρότερη από εκείνη του φωτός. Οι επιστήμονες του CERN εμφανίστηκαν εκστασιασμένοι, με την εκπρόσωπο του κέντρου, Πάολα Καταπάνο, να δηλώνει ότι αποτελεί την αρχή μιας νέας εποχής."Είναι μια μεγάλη επιτυχία. Πηγαίνουμε εκεί όπου δεν έχει πάει κανείς ως τώρα. Ανοίξαμε νέο έδαφος για τη φυσική", δήλωσε ο Όλιβερ Μπουσμίλερ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Ήδη, οι αισθητήρες του επιταχυντή αναλύουν τα δεδομένα, σε μία προσπάθεια εντοπισμού έως σήμερα "θεωρητικών" υποατομικών σωματιδίων, όπως το μποζόνιο του Χιγκς. Η επιβεβαίωση της ύπαρξης του θα συμπλήρωνε το "παζλ" της θεμελιώδους δομής της ύλης. Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι το πείραμα θα επιτρέψει να μάθουν από τι αποτελείται η μαύρη ύλη που αντιπροσωπεύει το 23% του σύμπαντός. Η ορατή ύλη, δηλαδή τα άστρα και οι πλανήτες είναι μόλις το 4%.

Οι συγκρούσεις θα συνεχιστούν για 18 έως 24 μήνες. Μόλις ολοκληρωθεί η φάση των συγκρούσεων 7 TeV, ο LHC θα κλείσει για περίπου ένα χρόνο προκειμένου να συνεχιστούν οι εργασίες επισκευής στους ελαττωματικούς μαγνήτες που κατευθύνουν τις δέσμες. Όταν τεθεί πάλι σε λειτουργία, θα επιχειρηθούν συγκρούσεις ενέργειας 14 TeV.  Ιστορική είναι η μέρα για την επιστήμη της Φυσικής, καθώς ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN έσπασε το ρεκόρ συγκρούσεων σωματιδίων υψηλής ενέργειας. 

Οι επιστήμονες πιστεύουν πως η μεγάλη αυτή επιτυχία ανοίγει τον δρόμο για σημαντικές ανακαλύψεις και απαντήσεις σε θεμελιώδη ερωτήματα της Φυσικής, ενώ κάνουν λόγο για την αρχή μίας νέας εποχής για την επιστήμη.  Συγκεκριμένα, δέσμες πρωτονίων συγκρούστηκαν σήμερα στις 14.00 στον επιταχυντή σε ενέργειες τρεισήμισι φορές υψηλότερες από το προηγούμενο παγκόσμιο ρεκόρ που είχε γίνει πέρυσι στα γαλλοελβετικά σύνορα.  Μέσα στην κυκλική σήραγγα του LHC, μήκους 27 χιλιομέτρων σε βάθος 100 μέτρων, δέσμες πρωτονίων που κινούνταν σε αντίθετες κατευθύνσεις, συγκρούστηκαν μετωπικά στην ενέργεια των 7 TeV (tera electron Volt), ή 3,5 TeV ανά δέσμη.

Ο εκπρόσωπος του CERN δήλωσε πως το κοινό θα πρέπει να κάνει υπομονή. «Οι μεγάλες ανακαλύψεις θα έρθουν μόνο όταν θα μπορέσουμε να συγκεντρώσουμε στοιχεία από δισεκατομμύρια συγκρούσεις, και ανάμεσά τους μπορέσουμε να εντοπίσουμε μία νέα κατάσταση ύλης ή νέα σωματίδια», εξηγεί ο Γκουίντο Τονέλι στο «BBC». 
Τα υποατομικά συντρίμμια των συγκρούσεων καταγράφονται από τέσσερις γιγάντιους ανιχνευτές, με τις ονομασίες Alice, Atlas, CMS και LHCb.

Το πειραμα CERN το 2011

 Οι επιστήμονες του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) είναι καταχαρούμενοι γιατί τα πειράματα του μεγάλου υπόγειου επιταχυντή έχουν ήδη ξεπεράσει κάθε προσδοκία, με αποτέλεσμα να ευελπιστούν ότι ακόμα και του χρόνου είναι δυνατό να προκύψουν οι πρώτες αποδείξεις για την ύπαρξη κι άλλων διαστάσεων στο σύμπαν, πέρα από τις ήδη γνωστές τέσσερις, τις τρεις του χώρου (μήκος, πλάτος, ύψος) και τον χρόνο. Φυσικοί στο CERN, λένε ότι ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, πρόσφατα ήταν σε θέση να αποκτήσει θερμοκρασίες που κάνουν τον Ήλιο να φαίνεται παγωμένος. Συγκεκριμένα σε συγκρούσεις βαρέων ιόντων μολύβδου ο Μεγάλος Επιταχυντής Ανδρονίων (LHC), κατάφερε να επιτύχει θερμοκρασίες όχι λιγότερο από 1,6 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Σε σύγκριση με τη θερμοκρασία στο κέντρο του ήλιου είναι πάνω από 100.000 φορές μεγαλύτερη.

Οι μετρήσεις καταγράφηκαν σε πλάσμα γκλουονίων – κουάρκ (QGP), μια ιδιόμορφη κατάσταση της ύλης που αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ και γκλουόνια. Τα τελευταία βρίσκονταν ελεύθερα απειροελάχιστο χρόνο μετά το Big Bang. Το RHIC δεν είναι ένας υπόγειος επιταχυντής στο Long Island   είναι και  ένα όργανο ακρίβειας της κοσμολογίας αφού εξετάζει τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, μια άγρια εποχή πολύ πριν από την εποχή των πρώτων ατόμων (που σχηματίστηκαν περίπου 380.000 χρόνια μετά από το big bang), πριν από τους πρώτους σύνθετους πυρήνες όπως είναι το ήλιο (που σχηματίστηκε ένα περίπου λεπτό μετά από το big bang), πριν ακόμη διαμορφωθούν ακόμα και τα πρωτόνια (δέκα μικροδευτερόλεπτα μετά από το big bang). Η τεράστια διαστολή με μια ταχύτητα συγκρίσιμη με αυτή του φωτός που συνέβη στις πρώτες στιγμές του Κόσμου (φάση του πληθωρισμού), οδήγησε στη δημιουργία όλων αυτών που βλέπουμε σήμερα. Αλλά το πρώιμο σύμπαν ήταν πολύ διαφορετικό από αυτό σήμερα – είχαμε τότε πολλαπλές διαστάσεις και διαφορετικούς νόμους της φυσικής – που όμως σταδιακά σταθεροποιείται σε αυτό που βλέπουμε σήμερα. Στον επιταχυντή LHC, πάνω από 3.000 φυσικοί και άλλοι ειδικοί από όλο τον κόσμο προσπαθούν να μιμηθούν αυτές τις συνθήκες στις συγκρούσεις κατά μέτωπον μεταξύ ιόντων του μολύβδου και πρωτονίων.

Τα σωματίδια αυτά επιταχύνονται σε μια κυκλική σήραγγα 27 χιλιομέτρων, η οποία είναι θαμμένη περίπου 100 μέτρα κάτω από τα γαλλο-ελβετικά σύνορα. Το πλάσμα QGP είναι το πυκνότερο υλικό που έχει ποτέ σημειωθεί σε πειράματα, ενώ υπερβαίνεται μόνο από τις μαύρες τρύπες, και ίσως τα αστέρια των νετρονίων. Τώρα, αυτό παράγεται στον LHC, αλλά και στον Σχετικιστικό Συγκρουστή Βαρέων Ιόντων (RHIC) στο Brookhaven (BNL). Οι ενδείξεις της θερμοκρασίας του πλάσματος ανακοινώθηκαν σε ένα συνέδριο που πραγματοποιήθηκε πρόσφατα στο Annecy της Γαλλίας. “Αυτή η κατάσταση της ύλης δεν υπάρχει πουθενά φυσικά στη Γη και θεωρείται ότι μπορεί να εμφανιστεί μόνο κατά τη σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων," εξήγησε ο καθηγητής Geoffrey Taylor του Πανεπιστημίου της Μελβούρνης και μέλος της επιστημονικής ομάδας του ανιχνευτή ATLAS. “Κοιτάζοντας πώς δημιουργούνται οι πίδακες σωματιδίων καθώς και τα μποζόνια W και Z κατά τις συγκρούσεις βαρέων ιόντων μολύβδου με τα ελαφρύτερα πρωτόνια, μας δίνει μια εικόνα για τις συνθήκες που υπήρχαν σε ένα κουάρκ γκλουονίων πλάσμα, όταν το Σύμπαν ήταν μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου παλιά," ο ειδικός υποστήριξε. «Αυτές οι συγκρούσεις δημιουργούν, επίσης, αντιύλη, η οποία θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε γιατί ζούμε σε ένα σταθερό σύμπαν από ύλη, όταν δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης στο big bang. Μας πάνε μπροστά για να κατανοήσουμε πράγματα που συμβαίνουν στο σύμπαν», συμπέρανε ο Τέιλορ.

Επίσης, εκτιμούν ότι μέχρι το τέλος του 2011 θα μπορέσουν να ξεκαθαρίσουν αν όντως υπάρχει το μυστηριώδες υποατομικό σωματίδιο "μποζόνιο του Χιγκς". Ο φυσικός Γκουίντο Τονέλι, σύμφωνα με το πρακτορείο Ρόιτερ, εκτίμησε ότι καθώς το 2011 θα αυξηθεί η ενέργεια με την οποία θα γίνονται οι συγκρούσεις πρωτονίων στον επιταχυντή, η αναζήτηση έξτρα διαστάσεων θα διευκολυνθεί. Προς το παρόν, ο επιταχυντής κάνει προσωρινά συγκρούσεις ιόντων μολύβδου, πριν ξαναγυρίσει στη βασική "δουλειά" του, τις συγκρούσεις πρωτονίων. Ο επιταχυντής θα κλείσει για μια ακόμη φορά και θα ξαναλειτουργήσει το 2013, οπότε πλέον θα "τρέξει" στο μέγιστο της ενεργειακής ισχύος του για τα επόμενα χρόνια. 

Πρόσκληση στους πολίτες όλου του κόσμου, να βοηθήσουν μέσω της προσφοράς της επεξεργαστικής ισχύος των υπολογιστών τους στα πειράματα που γίνονται στον μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, απευθύνουν οι υπεύθυνοι του CERN. Πρόκειται για ένα ακόμα μεγάλο επιστημονικό πρόγραμμα το οποίο προσφεύγει στην "επιστήμη των πολιτών" και ζητάει τη βοήθεια κάθε ενδιαφερόμενου, που θα ήθελε να διαθέσει τον ελεύθερο χρόνο του για να συμβάλει σε μια σημαντική ανακάλυψη. Στο παρελθόν, άλλες επιστημονικές ομάδες έχουν επίσης καταφύγει στους πολίτες, για την αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης (SETI@home) ή για την ανάλυση πρωτεϊνών (Folding@home). Για τον σκόπό αυτό, δημιούργησε το πρόγραμμα LHC@home, ώστε να αξιοποιήσει τη συλλογική επεξεργαστική ισχύ όσο το δυνατόν περισσότερων υπολογιστών ανά τον κόσμο. "Οι εθελοντές μπορούν τώρα να βοηθήσουν ενεργά τους φυσικούς στην αναζήτηση νέων θεμελιωδών σωματιδίων που θα ρίξουν φως στην προέλευση του σύμπαντος μας, συνεισφέροντας διαθέσιμη επεξεργαστική ισχύ από τους προσωπικούς υπολογιστές τους, επιτραπέζιους και φορητούς", αναφέρει η ανακοίνωση του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών, που συνεργάζεται για το νέο πρόγραμμα με το Κέντρο Κυβερνοεπιστήμης Πολιτών, στο οποίο συμμετέχουν ο ΟΗΕ και το πανεπιστήμιο της Γενεύης.

Αν και το CERN διαθέτει μια εντυπωσιακή υποδομή διασυνδεμένων υπολογιστών, (κάθε χρόνο ο επιταχυντής, μέσω των συγκρούσεων σωματιδίων, παράγει έναν τεράστιο όγκο δεδομένων προς επεξεργασία, που φθάνουν τα 15 εκατ. Gigabyte), δεν λέει όχι στη συμβολή έξτρα ισχύος από κάθε ενδιαφερόμενο. Παράλληλα όμως με τις επιστημονικές αναζητήσεις τους, οι ερευνητές του CERN έχουν τις καλλιτεχνικές ανησυχίες τους. Έτσι, σύμφωνα με τη βρετανική "Γκάρντιαν", 20 φυσικοί του πειράματος "Άτλας" δημιούργησαν τη δική τους δισκογραφική εταιρία, τη Neutralino Records, που φέρει το όνομα του, προς το παρόν, θεωρητικού υποατομικού σωματιδίου νετραλίνο. Ήδη ηχογράφησαν και κυκλοφόρησαν το πρώτο τους άλμπουμ με τίτλο "Resonance" (Αντήχηση ή Συντονισμός). Οι μουσικές αναζητήσεις των επιστημόνων του CERN περιλαμβάνουν από κλασικά κομμάτια στο πιάνο μέχρι τραγούδια ποπ. Σκεφτείτε τι έμπνευση θα έχουν, αν πράγματι ανακαλύψουν νέες διαστάσεις!

Τέσσερα μεγάλα αινίγματα ζητούν απαντήσεις

 Πιο αναλυτικά, τα τέσσερα μεγάλα αινίγματα της επιστήμης της Φυσικής στα οποία ενδεχομένως να δώσει απαντήσεις ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, είναι:

• -Η ανεύρεση του Μποζονίου του Χιγκς (από το όνομα του φυσικού Πίτερ Χιγκς που το πρότεινε το 1964), σωματίδιο που πολλοί ερευνητές έχουν μελετήσει, αλλά κανείς δεν έχει δει. Η επιβεβαίωση της ύπαρξής του μέσω του πειράματος θα ισοδυναμεί με τον εντοπισμό του ελλείποντος κρίκου στο καθιερωμένο μοντέλο στο οποίο βασίζεται η σύγχρονη φυσική επιστήμη και το οποίο εξηγεί γιατί η ύλη έχει μάζα. Η απουσία του θα κλονίσει τη θεωρία, αλλά υπάρχουν και άλλες δυνατές υποθέσεις: το μποζόνιο του Χιγκς δεν είναι στοιχειώδες αλλά σύνθετο σωματίδιο, ή η ανάγκη της αναζήτησής του σε μια άλλη διάσταση του διαστήματος, πέραν των τριών γνωστών.
  
  
• -Η διερεύνηση της υπερσυμμετρίας, μιας έννοιας που επιτρέπει την ερμηνεία μιας από τις πιο περίεργες ανακαλύψεις των τελευταίων ετών, το συμπέρασμα ότι η ορατή ύλη δεν αντιπροσωπεύει παρά το 4% του σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη (23%) και η σκοτεινή ενέργεια (73%) μοιράζονται το υπόλοιπο 96% τα σύμπαντος. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από υπερσυμμετρικά σωματίδια που ονομάζονται neutralinos.
  
  
• - Η μελέτη του μυστηρίου της ύλης και της αντι-ύλης. Όταν η ενέργεια μετατρέπεται σε ύλη , παράγει ένα ζεύγος σωματιδίων και το είδωλό τους, ένα αντι-σωματίδιο με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν ένα σωματίδιο και το αντι-σωματίδιό του συγκρούονται, αλληλοκαταστρέφονται παράγοντας μια μικρή λάμψη ενέργειας. Τη στιγμή του Big Bang , ύλη και αντι-ύλη παρήχθησαν σε ίσες ποσότητες. Αλλά το σύμπαν δεν αποτελείται παρά μόνο από ύλη. Κατά συνέπεια, πού βρίσκεται η αντι-ύλη; Ενας από τους ανιχνευτές του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων θα ανιχνεύσει ένα σωματίδιο που ονομάζεται meson b και αποτελείται από ένα quark b και το δίδυμό του αντι-ύλης.
  
  
• -Η αναπαράσταση των συνθηκών που επικρατούσαν στο σύμπαν στα χιλιοστά του δευτερολέπτου που ακολούθησαν το Big Bang. Η ύλη υπήρχε τότε υπό μορφήν πηχτής και ζεστής σούπας, που ονομάζεται πλάσμα Quarks-γλουονίων. Κατά την ψύξη της , σωματίδια που ονομάσθηκαν quark σχημάτισαν μια συμπαγή μάζα πρωτονίων, νετρονίων και άλλων σύνθετων σωματιδίων. Ο Μεγάλος Επιταχυντής θα προκαλέσει ένα δισεκατομμύριο συγκρούσεις βαρέων ιόντων ανά δευτερόλεπτο, προκαλώντας στιγμιαία θερμοκρασίες 100.000 φορές υψηλότερες από τις επικρατούσες στον πυρήνα του Ηλιου. Οι συγκρούσεις θα απελευθερώσουν τα quark από το περίβλημά τους. Οι ερευνητές θα έχουν τη δυνατότητα να διαπιστώσουν τότε με ποιόν τρόπο αυτά τα απελευθερωμένα quark συγκολλούνται για να σχηματίσουν την ύλη.

 

 

 

  

 

 

Βιβλιογραφία:

http://cern.gr/

http://el.wikipedia.org/wiki/CERN/
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR05.11E.html