Πείραμα CLOUD: πέρα από το σωματίδιο Higgs. CERN’s CLOUD experiment shines new light on climate change

The Cosmics Leaving Outdoor Droplets (CLOUD) experiment uses a special cloud chamber to study the possible link between galactic cosmic rays and cloud formation. Based at the Proton Synchrotron (PS) at CERN, this is the first time a high-energy physics accelerator has been used to study atmospheric and climate science. The results should contribute much to our fundamental understanding of aerosols and clouds, and their affect on climate. Credit: CERN

Το CERN βρίσκεται δυτικά της Γενεύης, στα σύνορα Ελβετίας και Γαλλίας και είναι γνωστό για τον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, τον LHC (Large Hadron Collider).

The CLOUD project aims to study the influence of galactic cosmic rays on the Earth's climate through the media of aerosols and clouds. Credit: CERN

Η πλειοψηφία του κόσμου κόσμος νομίζει ότι όλοι οι ερευνητές εκεί ασχολούνται μόνο με το μποζόνιο Higgs και άλλα στοιχειώδη σωματίδια με περίεργα ονόματα. Κι όμως υπάρχουν επιστήμονες στο CERN που πραγματοποιούν πειράματα, λιγότερο γνωστά στο ευρύ κοινό, που δεν έχουν σχέση με το μποζόνιο Higgs και τις υπερσυμμετρικές θεωρίες των στοιχειωδών σωματιδίων.

The CLOUD results show that a few kilometres up in the atmosphere sulphuric acid and water vapour can rapidly form clusters, and that cosmic rays enhance the formation rate by up to ten-fold or more. Illustration Credits: CERN.

Ένα τέτοιο πείραμα είναι το CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets),  διαμέσου του οποίου επιχειρείται η επίλυση ενός μακροχρόνιου αινίγματος της κλιματικής επιστήμης: πως σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα τα αερολύματα (αεροζόλ) – μικροσκοπικά στερεά ή υγρά σωματίδια που αιωρούνται στον αέρα – και το ποια αέρια είναι υπεύθυνα γι αυτό. Πρόκειται για ένα θεμελιώδες ερώτημα όσον αφορά την κατανόηση του κλίματος, δεδομένου ότι σ’ αυτά τα αιωρούμενα σωματίδια οφείλεται ο σχηματισμός των συσσωματωμάτων από τα οποία δημιουργούνται τα σύννεφα.

Η πειραματική διάταξη CLOUD.

Οι ερευνητές João Almeida et al, του πειράματος CLOUD, δημοσίευσαν στο Νature μια εργασία με τίτλο «Molecular understanding of sulphuric acid–amine particle nucleation in the atmosphere», στην οποία παρουσιάζουν δυο νέα ευρήματα: πρώτον, διαπίστωσαν ότι ελάχιστες συγκεντρώσεις ατμών αμινών, συνδυόμενες με θειικό οξύ σχηματίζουν αεροζόλ με ρυθμούς παρόμοιους μ’ αυτούς που παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα, και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας μια δέσμη πιονίων, από το Σύγχροτρον πρωτονίων του CERN, βρήκαν ότι η ακτινοβολία ιονισμού, όπως ακριβώς η κοσμική ακτινοβολία που βομβαρδίζει την ατμόσφαιρα από το διάστημα έχει αμελητέα επίδραση στην ταχύτητα σχηματισμού αυτών των αεροζόλ.

Σύμφωνα με τον εκπρόσωπο του πειράματος CLOUD, Jasper Kirkby: «Χάρη στην τεχνογνωσία του CERN σε υλικά και την υπερ-υψηλή τεχνολογία κενού, ήμασταν σε θέση να κατασκευάσουμε έναν θάλαμο με πρωτοφανή καθαρότητα, που μας επέτρεπε να προσομοιώνουμε την ατμόσφαιρα και να εισαγάγουμε τις ελάχιστες ποσότητες αμινών και θειικού οξέος, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πειράματος».

Μπορεί στα συγκεκριμένα αερολύματα από ατμούς αμινών, η κοσμική ακτινοβολία να μην παίζει σημαντικό ρόλο, δεν αποκλείεται όμως, σύμφωνα με τον Kirkby, σε αερολύματα που σχηματίζονται από ατμούς άλλων ουσιών η κοσμική ακτινοβολία να έχει σημαντικότερη επίδραση.

Το σίγουρο είναι ότι, τα αποτέλεσμα του πειράματος CLOUD αποτελούν ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση του κλίματος στη Γη.