CERN
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A CERN a részecskefizikai kutatások európai szervezete, a világ legnagyobb részecskefizikai laboratóriuma, a World Wide Web születési helye. A francia-svájci határon helyezkedik el, Genftől kissé északra. Az alapító okiratot 1954. szeptember 29-én írták alá 12-en, jelenleg viszont már 20 tagországgal rendelkezik.
Célja részecskegyorsítók biztosítása a nagyenergiájú fizika számára, nemzetközi együttműködések keretében számtalan kísérletet építettek fel itt. A fő telephelyen Meyrin-ben van egy nagy számítástechnikai központ is, rendkívül hatékony adatfeldolgozó kapacitással.
Jelenleg 3000 teljes idejű alkalmazottja van, és mintegy 6500 tudományos kutató és mérnök - 80 nemzet 500 egyeteméről -, a világ részecskefizikai közösségének mintegy fele, dolgozik CERN-beli kísérleteken. A nagyközönség szívesen látott vendége a CERN Mikrokozmosz kiállításának, és lehetőség van időnként ténylegesen működő detektorok szervezett látogatására is.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] A CERN betűszó
Eredetileg az Európai Atommagkutató Tanács (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) rövidítése. A CERN-t 11 ország hozta létre 1952-ben a laboratórium megépítésére. Később a Tanács elnevezést központra változtatták (Centre Européen pour la Recherche Nucléaire).
Mai hivatalos neve: CERN European Laboratory for Particle Physics - CERN Európai Részecskefizikai Laboratórium, azaz a betűszó elvált a tényleges rövidítéstől.
[szerkesztés] Fontosabb tudományos eredmények
A CERN-ben hoztak létre és mutattak ki először antianyagot (antihidrogént).
Felfedezték a semleges áramokat 1973-ban a Gargamelle buborékkamra segítségével.
Felfedezték a gyenge kölcsönhatás közvetítő részecskéit, a W- és Z-bozonokat, amiért Carlo Rubbia és Simon van der Meer fizikai Nobel-díjat kapott 1984-ben.
Kimutatták, hogy csak három részecskecsalád létezik.
A nagy hadronütköztető gyűrűt (LHC) többek között a többi részecskének tömeget adó Higgs-részecske keresésére és a szuperszimmetria elméletének igazolására építik.
Az 1992-es fizikai Nobel-díjat Georges Charpak kapta a sokszálas proporcionális kamra kifejlesztéséért.
[szerkesztés] A CERN és a számítástechnika
A World Wide Web (világháló) alapelveit Tim Berners-Lee a CERN munkatársaként dolgozta ki. Jelenleg a sok távoli számítógépet összekötő Grid-et fejlesztik a CERN-ben, amely az LHC miatt jelentősen megnövekedett számolási szükségletet hivatott kielégíteni.
[szerkesztés] A CERN tagjai
Alapító tagok: Belgium, Dánia, Németország, Az Egyesült Királyság, Franciaország, Görögország, Hollandia, Jugoszlávia, Norvégia, Olaszország, Svájc, Svédország.
Azóta:
- Ausztria 1959-ben csatlakozott
- Jugoszlávia kivált 1961-ben, megfigyelő státusza van
- Spanyolország 1961-ben csatlakozott, 1969-ben kivált, majd 1983-ban újra csatlakozott
- Portugália 1985-ben csatlakozott
- Finnország és Lengyelország 1991-ben csatlakozott
- Magyarország 1992-ben csatlakozott
- Csehország és Szlovákia 1993-ban csatlakozott
- Bulgária 1999-ben csatlakozott
Jelenleg tehát 20 tagja van.
[szerkesztés] A CERN gyorsítói
A CERN gyorsító rendszere hat fő gyorsítóból áll:
- Két lineáris gyorsító kis energiájú részecskéket állít elő a proton szinkroton számára. A Linac2 elnevezésű protonokat, a Linac3 nehézionokat gyorsít.
- A PS Booster, ami előgyorsítóként szolgál a többi gyorsító számára.
- A 28 GeV-es protonszinkrotront (PS) 1959-ben építették. Jelenleg az SPS előgyorsítójaként szolgál.
- A szuper protonszinkrotron (SPS), amelyet egy 2 km átmérőjű alagútba építettek, 1976-ban kezdett el működni. Eredetileg 300 GeV energiájú volt, amit fokozatosan 450 GeV-re emeltek. Amellett, hogy saját nyalábbal rendelkezett álló céltárgyú ütközések számára, proton–antiproton ütköztetőként is működött, sőt elektronokat és pozitronokat is gyorsított a LEP (Large Electron Positron collider ring = nagy elektron-pozitron ütköztetőgyűrű) számára. 2007-től kezdve protonokat, antiprotonokat és nehézionokat fog belőni a nagy hadronütkötető gyűrűbe (LHC, Large Hadron Collider).
- Az On-Line Isotope Mass Separator (ISOLDE), amely instabil atommagok tanulmányozására szolgál, 1967-ben állt üzembe. A részecskéket a PS Boosterben gyorsítják, mielőtt az ISOLDE-ba kerülne. 1974-ben és 1992-ben jelentősen átépítették.
- Az antiproton-lassító (Antiproton Decelerator, AD), antiprotonokat lassít le a fénysebesség mintegy 10%-ára, hogy az antianyagot lehessen tanulmányozni.
[szerkesztés] A jövő (LHC, CNGS)
A CERN legnagyobb feladata jelenleg a tervek szerint 2007-ben elinduló nagy hadronütköztető (LHC, Large Hadron Collider) építése és az ezzel kapcsolatos kísérletek. Ez azt a 27 km kerületű alagutat fogja használni, amelyet előzőleg a 2000-ben leállított LEP foglalt el, és a PS/SPS rendszer fogja előgyorsítani az ide kerülő protonokat. Az LHC nyalábenergiája 7 TeV lesz.
Az alagút 100 méterrel a föld alatt húzódik a genfi repülőtér és a közeli Jura-hegység között. Öt kísérlet (CMS, ATLAS, LHCb, TOTEM, ALICE) épül és fog működni a gyorsító mellett. Mindegyik részecskeütközéseket vizsgál majd más-más szempontból és technológiával. Építésükhöz hatalmas mérnöki teljesítményre volt szükség. Csak egy példa, a CMS elemeinek föld alá süllyesztéshez Belgiumból kellett egy 2000 tonna teherbírású darut bérelni.
A CERN másik projektje a CERN neutrínók a Gran Sasso-nak (CNGS, CERN Neutrinos to Gran Sasso) elnevezésű. Ebben a kísérletben a CERN-ből müon-neutrínókat irányatanak egy már meglévő Olaszországi Gran Sasso-hegység alatti alagútban lévő neutrínódetektorba. A kísérlet célja a Super-Kamiokande által kimutatott neutrínóoszcilláció további vizsgálata.
[szerkesztés] Már nem működő gyorsítók
- Az eredeti lineáris gyorsító (Linac1).
- A 600 MeV-es szinkrociklotron (SC, 1957-től 1991-ig)
- Intersecting Storage Rings (ISR, 1971-től 1984-ig)
- LEP (1989-től 2000-ig) (nagy elektron–pozitron ütköztetőgyűrű = Large Electron Positron collider ring) az eddigi legnagyobb energiájú elektrongyorsító, a 27 km kerületű alagútjában az LHC indul 2007-ben.
- Kis energiájú antiproton tároló gyűrű (Low Energy Antiproton Ring, LEAR, 1982-től 1996-ig). Itt állították elő az első antianyagot 1995-ben, amely 9 antihidrogén atomból állt. A tárológyűrűt 1996-ben zárták be, az antiproton lassító (Antiproton Decelerator, AD) pótolja.
[szerkesztés] A CERN évszámokban
Két UNESCO-konferencia után Firenzében és Párizsban 11 európai kormányzat aláírta a megállapodást az ideiglenes CERN létrehozásáról. 1952 májusában találkozott először az ideiglenes tanács Párizsban.
1953. június 29., az „ideiglenes” CERN 6. konferenciáján Párizsban 12 európai állam képviselői aláírták az alapító okiratot.
1953 októberében egy amszterdami konferencián a CERN-nek és a laboratóriumainak helyében megállapodtak: Genf (Svájc) mellett lesz.
1954. február 24-én lezajlott a CERN Tanács 1. konferenciája genfi megalakulása után.
1954. szeptember 29.: a 12 tagállam közül 7 ratifikálta a közös európai kutatócentrumról, a CERN-ről szóló államközi megállapodást.
1955. június 10.: A CERN alapkövét Felix Bloch rakta le (a CERN első főigazgatója).
1957: Üzembe állt a szinkrociklotron (SC), amely protonokat gyorsított 600 MeV energiára. Több, mint 33 éves működés után 1990-ben állították le.
1959. november 24.: A protonszinkrotron (PS) 28 GeV-es – az akkor világviszonlatban is legmagasabb – protonenergiájú szinkrotron üzembe állt; jelenleg előgyorsítóként működik.
1961 januárjában lett Spanyolország a CERN tagja, mialatt Jugoszlávia az egykori alapító állam kilépett.
1962. május 24.: Baudouin, Belgia király meglátogatta a CERN.
1965 létrejött egy megállapodás Franciaországgal, hogy a tervezett proton-tárológyűrű, az Intersecting Storage Ring (ISR) részben frencia területen fog elhelyezkedni.
1968: Georges Charpak feltalált egy részecskedetektort, amely egy gázzal töltött kamrában számtalan párhuzamos drótot tartalmazott a jobb hely és energiafelbontás érdekében. Forradalmasította ezzel a részecskeazonosítást és 1992-ben fizikai Nobel-díjat kapott érte.
1968 decemberében Spanyolország kilépett a szervezetből, és csak 1983 januárjában lépett ismét be.
1970-ben a CERN költségvetése 370 millió svájci frankot ért el. Ekkor a költségek 23 %-át a Német Szövetségi Köztársaság, 22 %-át Nagy-Britannia és 20 %-át Franciaország állta.
1971: Az első proton-tárológyűrű – az Intersecting Storage Ring (ISR) – üzembe lépett.
1971: Az első európai buborékkamra (BEBC) üzembe lépett a neutrínóreakciók vizsgálatára.
1973: A Z0-részecske semleges áramát felfedezte a francia André Lagarrigue a Gargamelle-buborékkamrával.
1976: A szuper protonszinkrotron (SPS) 7 km kerületű pályával 400 GeV-es protonokat szolgáltatott.
1981: Az SPS-t proton–antiproton ütköztetővé alakították át. Ennél alkalmazták először a holland Simon van der Meer által kidolgozott sztochasztikus hűtés elvét.
1983 január: az 1969-es kilépés után Spanyolország ismét visszalépett a szervezetbe.
1983 májusa: A W- és Z-bozonok felfedezése; Carlo Rubbia és Simon van der Meer kapták ezért 1984 októberében a fizikai Nobel-díjat.
1983. szeptember 13-án a francia államelnök, François Mitterrand és a svájci elnök Pierre Aubert meglátogatta a CERN-t.
1986: Portugália taggá vált.
1989 augusztusa: A nagy elektron–pozitron ütköztetőgyűrűt (LEP, Large Electron Positron collider ring) üzembe helyezték. A 27 km hosszú alagút detektoraiban az elektronok az antirészecskéikkel, pozitronokkal ütköztek nagyjából 100 GeV-es energiával. 2000-ben leállították az LHC építése miatt.
1990: Tim Berners-Lee kifejlesztette a World Wide Web-et.
1991: Finnország és Lengyelország CERN-tag lett
1992-ben Magyarország, lépett be.
1993: Csehország és Szlovákia léptek be.
1996: A LEAR-tárológyűrűnél antihirogén-atomot hoztak létre. Ezzel megszületett az első bizonyítéka, hogy az anyag és az antianyag között kismértékű eltérés van (CP-sértés). 2001: Ezt egy további kísérlet megerősítette.
1999: A nagy hadronütköztető-gyűrű (LHC) építése megkezdődött.
1999-ben Bulgária lett a 20. CERN-tagállam.
2000: Első nyomok arra, hogy kvark-gluon plazma keletkezett; ezzel kapcsolatos további kísérleteket az LHC ALICE-detektoránál terveznek. (Jelenleg az amerikai RHIC-nek vannak komoly eredményei ezen a téren.)
2000: A LEP bezárása.
2000: Üzembe állt az antiproton-lassító (AD), az antianyagvizsgálat fontos eszköze.
2002: Több ezer „hideg” antihidrogén előállítása és tárolása (antiproton-lassító, ATHENA-együttműködés). Produktion von Antimaterie mittels Teilchenkollision gelungen (Größe: 1,425 Nanometer). Beginn der Datenaufnahme im COMPASS-Experiment
2007: A nagy hadronütköztető-gyűrű (LHC) tevezett indulása protonos és nehézionok TeV nagyságrendű ütközési energiával. Több ország – amelyek nem tartoznak a CERN-hez – együttműködési megállapodást írt alá: India, Japán, Kanada, Oroszország és az Egyesült Államok.
[szerkesztés] Magyar részvétel
Itt elsősorban a kísérleti fizikusokról van szó. Az elméleti fizikusokról is bővebb szó esik a forrásmunkában. [1] Részecskefizikai kutatás elsősorban a következő intézetekhez köthető:
- KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézet (RMKI)
- Eötvös Loránd Tudományegyetem Elméleti Fizika Tanszék és Atomfizika Tanszék
- Debreceni Egyetem Elméleti Fizika Tanszék és Kísérleti Fizika Tanszék
[szerkesztés] Előtörténet
Magyarország több tudósa vett és vesz részt a CERN-es részecskefizikai és magfizikai mérésekben.
Első kaput 1964-es Dubna-CERN egyezmény nyitott Magyarország számára, mely lehetővé tette magyar kutatók munkavégzését a CERN-be.
Először magyar kutatók a EMC (Európai Müon-Együttműködés) méréseiben vettek részt, 8-an a KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézetéből. A mérés célja a kvarkok kölcsönhatását leíró kvantum-színdinamika kísérleti ellenőrzése volt.
Részt vettek többen a LEP L3-detektorának kísérletében, melynek célja a standard modell vizsgálata volt. A detektor kimutatta, hogy nincs több részecskecsalád, a már ismert hármon kívül. Nem sikerült ugyan megtalálnia a Higgs-bozont, de tömegét jelentősen behatárolta 114 és 250 GeV/c2 közé. A mérési pontosság lehetővé tette, hogy a fel nem fedezett top-kvark tömegét megbecsüljék. Ez igen jól egyezett a Fermilab Tevatron gyorsítójánál később mért értékekkel (ott fedezték fel a top-ot).
[szerkesztés] CERN tagként
A felvételről szóló előzetes megállapodást Carlo Rubbia, a CERN akkori főigazgatója, és Pungor Ernő tárca nélküli miniszter írta alá 1992. április 26-án. Magyarország 1992. június 26-án csatlakozott a CERN-hez, ekkor vette fel Magyarországot egyhangú szavazással a CERN Tanács.
A szuper-protonszinkrotron (SPS) NA49 nehézionfizikai kísérletéhez rögtön csatlakozott egy csoport, mely a berendezés felépítésében is részt vett a „Budapest-falnak” nevezett detektor megépítésével, mely repülési időt (közvetve sebességet) mért.
Magyarország belépésünk óta nagyobb létszámmal vett részt a LEP OPAL detektorának kísérleteiben. Mivel a detektor már készen volt, az ottani tudósaink főleg a fizikai analízisekben vettek részt: a Higgs-bozon keresésében, a standard modell ellenőrzésében és fotonfizikai vizsgálatokban. (Horváth Dezső, 2003)
Az épülő LHC kísérleteiben két csoport vesz részt
- a részecskefizikusok (többnyire a korábbi OPAL-osok) a CMS-detektorának építésében, tesztelésében, elindulása után majd a kísérletek elemzésében,
- nehézion-fizikusaink pedig elsősorban az ALICE-kísérletben.
Vannak kutatóink az antiproton-lassítóhoz (AD) csatlakozó japán-európai ASACUSA-kísérletben is, ahol antiprotonos kísérletekkel vizsgálják többek között a CPT-szimmetriát. Az ASACUSA egy rövidítés (Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons = atomi spektroszkópia és ütközések lassú antiprotonok felhasználásával), de emellett utalás Tokió híres Asacusa-szentélyére is.[2][3]
[szerkesztés] Megjegyzés
Mivel az SPS és a LEP a francia-svájci határon átnyúlik, több kísérlet is francia oldalon található. A főépület viszont jogi okokból Svájcban van (bár régebben ez is átlógott).
[szerkesztés] Források
- Az angol szócikk
- A Fizikai Szemle 2003. októberi CERN-es száma, amely csatlakozásunk 10. évfordulójára készült
- ↑ Horváth Dezső: 50 éves a CERN - ünnepi ülés az Akadémián
- ↑ Horváth Dezső: Antianyag-vizsgálatok a CERN-ben, Fizikai Szemle, 2004/3.
- ↑ Juhász Bertalan, Fülöp Zsolt, Trócsányi Zoltán: A nagy tudomány hálójában, Fizikai Szemle, 2004/5.
[szerkesztés] Külső hivatkozások
- A CERN-ről a honlapján (angol)
- A CERN és a Web kapcsolatáról (angol)
- A részecskék világa Képregényszerű CERN bemutató (magyar, PowerPoint)
- A Fizikai Szemle 2003. októberi CERN-es száma, mely a csatlakozásunk 10 éves évfordulójára készült
- Horváth Dezső: 50 éves a CERN, Magyar Tudomány, 2005/6 724. o.
- G. Plass: A CERN gyorsítói - A fizika múltja és jövője Európában, Fizikai Szemle, 1992/2. 52.o.
- A CERN felülről a Google Map-pel. A böngészőben a CERN fő telephelye jelenik meg, a proton-szinkrotron és az LHC nagy alagútja kilóg innen. A nagy kör a volt ISR.
- Itt megkereshető különböző webes oldalakon a térképe:
Based on work by 