Το CERN έγινε 60 χρονών. CERN turns 60, celebrates peaceful collaboration for science

The ALICE-Detector is one of the largest cameras at the Large Hadron Collider.

Το Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικής Έρευνας, περισσότερο γνωστό ως CERN, γιορτάζει τα 60 χρόνια από την ίδρυσή του τη Δευτέρα, λίγες μέρες μετά την απονομή ενός ακόμα Παγκόσμιου Ρεκόρ Guinness, του τέταρτου στην ιστορία του.

Το βραβείο

Τα πιστοποιητικά των τεσσάρων βραβείων Guinness στα κεντρικά γραφεία του CERN. The LHC world records include largest scientific instrument, most powerful particle accelerator, highest man-made temperature and now first proof of the existence of the Higgs boson (Image: Achintya Rao/CERN)

Εκπρόσωποι του οργανισμού Guinness World Records επισκέφθηκαν πρόσφατα το εργαστήριο και απένειμαν το βραβείο για «την πρώτη απόδειξη της ύπαρξης ενός μποζονίου Χιγκς» -του διάσημου πια σωματιδίου που αποτελεί μέρος του μηχανισμού μέσω του οποίου η ύλη αποκτά τη μάζα τους.

CERN, ATLAS and CMS representatives receive the certificate from Guinness World Records Editor-in-Chief (second from right). (Image: Achintya Rao/CERN)

Το βραβείο απονεμήθηκε από κοινού στους ερευνητές των ανιχνευτών ATLAS και CMS που επέτρεψαν την ανακάλυψη, η οποία βραβεύτηκε εξάλλου με το Νόμπελ Φυσικής 2013.

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) του CERN έχει εξασφαλίσει στο ίδρυμα τρία ακόμα ρεκόρ Guinness: για το μεγαλύτερο επιστημονικό όργανο του κόσμου, για τον ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων και την υψηλότερη θερμοκρασία που έχει πετύχει ποτέ ο άνθρωπος.

Βιογραφία

Το CERN γεννήθηκε στις 29 Σεπτεμβρίου 1954, όταν η συνθήκη σύστασής του υπογράφηκε από τα 12 πρώτα ιδρυτικά μέλη, μεταξύ των οποίων και η Ελλάδα.

Το παγκοσμίου φήμης εργαστήριο δημιουργήθηκε λίγα χρόνια μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο και αποτέλεσε μία πρωτοβουλία για να αποκατασταθεί το ρήγμα που είχε διχάσει την Ευρώπη. Μεταξύ των επιστημόνων που είχαν την φιλόδοξη ιδέα της δημιουργίας του, ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του '40, βρίσκονταν κορυφαίοι φυσικοί και νομπελίστες όπως ο Νιλς Μπορ και ο Λουί ντε Μπρολί.  Η αρχή είχε ήδη γίνει τον Ιούλιο 1946, όταν, έπειτα από πρόσκληση της Φυσικής Εταιρείας του Λονδίνο,  φυσικοί από πολλές Δυτικές χώρες συναντήθηκαν στο ιστορικό εργαστήριο Κάβεντις του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ για τη «Διεθνή Συνδιάσκεψη για τα Θεμελιώδη Σωματίδια και τις Χαμηλές Θερμοκρασίες».

Εξαρχής το CERN θεωρήθηκε η ιδανική ευκαιρία για να δημιουργηθεί ένα διεθνές επιστημονικό εργαστήριο θεμελιώδους έρευνας στη φυσική, το οποίο θα έφερνε ξανά κοντά μέσω της επιστημονικής συνεργασίας τις χώρες που πριν λίγα μόλις χρόνια βρίσκονταν σε εμπόλεμη κατάσταση, μεταξύ τους. Το Βέλγιο, η Γαλλία, η Δανία, η (δυτική) Γερμανία, η Ιταλία, η Βρετανία, η Ολλανδία, η Νορβηγία, η Σουηδία, η Ελβετία, η Γιουγκοσλαβία και η Ελλάδα αποτέλεσαν τον αρχικό πυρήνα.

Σήμερα πια το CERN έχει 21 χώρες-μέλη και περίπου άλλες 40 που συμμετέχουν ως παρατηρήτριες ή συνεργαζόμενες στο ερευνητικό πρόγραμμά του (ΗΠΑ, Ιαπωνία, Ινδία κ.α.). Πάνω από 10.000 άνθρωποι από όλο τον κόσμο, προερχόμενοι από σχεδόν 100 χώρες, εργάζονται ή επισκέπτονται τακτικά το CERN, το οποίο αποτελεί πλέον ένα από τα πιο διεθνιστικά περιβάλλοντα εργασίας στη Γη.

Τα επιτεύγματα

LHChamber Music: Ένα μουσικό βίντεο με βάση τα δεδομένα που καταγράφηκαν από τους 4 ανιχνευτές (ALICE, ATLAS, CMS και LHCb) κατά τη λειτουργία του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο χρονικό διάστημα 2011- 2013. LHChamber Music, an experimental piece and an "experimental" ensemble for the 60th CERN Anniversary, based on the sonification of the data recorded by the 4 detectors (+ALICE Experiment +ATLAS Experiment +CMS Experiment and +LHCb Experiment) during the Large Hadron Collider (LHC) run 2011-2013. Music by Domenico Vicinanza, performed in the four experimental caverns and in the CERN Control Centre (CCC) by physicists and engineers working at CERN.

Στις μεγάλες ανακαλύψεις του CERN περιλαμβάνεται η ανακάλυψη των μποζονίων W και Ζ το 1983, η δημιουργία του Παγκόσμιου Ιστού (Worldwide Web) από τον ερευνητή Τιμ Μπέρνερς Λι το 1989, η επιβεβαίωση του Καθιερωμένου Προτύπου της Σωματιδιακής Φυσικής, χάρη στις έρευνες στον προηγούμενο μικρότερο επιταχυντή (LEP) και, το 2012, η ανακάλυψη του μποζονίου Χιγκς από τον νέο πολύ μεγαλύτερο επιταχυντή αδρονίων (LHC), που έχει μήκος 27 χιλιομέτρων και βρίσκεται κάτω από τα γαλλοελβετικά σύνορα, κοντά στη Γενεύη.

Τον Φεβρουάριο του 2013 ο επιταχυντής έκλεισε για προγραμματισμένη και εκτεταμένη τεχνική συντήρηση και αναβάθμιση, κόστους 124 εκατ. ευρώ. Το θα τεθεί σε πλήρη λειτουργία εντός του 2015, φθάνοντας πλέον στο μέγιστο επίπεδο ενέργειας στις συγκρούσεις υποατομικών σωματιδίων (στα 13 Tev από 7 Tev προτού κλείσει).

Μαγικός φακός κάνει τα αντικείμενα αόρατα. ‘Cloaking’ device uses ordinary lenses to hide objects across range of angles

Αποκρύπτει αντικείμενα από το μάτι του παρατηρητή, αφήνοντας μάλιστα το φόντο ανεπηρέαστο. Doctoral student Joseph Choi is pictured with a multidirectional `perfect paraxial’ cloak using 4 lenses.

Ακόμα κι αν δεν βρεθεί άλλη πρακτική εφαρμογή, αυτή η εφεύρεση σίγουρα θα ενδιαφέρει τους ταχυδακτυλουργούς: μια διάταξη φακών που αποκρύπτει αντικείμενα από το μάτι του παρατηρητή, αφήνοντας μάλιστα το φόντο ανεπηρέαστο.

Νέος «μανδύας»

H εικόνα του χεριού εξαφανίζεται, στο φόντο όμως οι γραμμές του πλέγματος μένουν ανεπηρέαστες. A multidirectional `perfect paraxial’ cloak using four lenses. From a continuous range of viewing angles, the hand remains cloaked, and the grids seen through the device match the background on the wall (about 2 m away), in color, spacing, shifts, and magnification. Credit: J. Adam Fenster / University of Rochester

Τα τελευταία χρόνια έχουν παρουσιαστεί διαφόρων ειδών «αόρατοι μανδύες», πειραματικές διατάξεις που αποκρύπτουν αντικείμενα από το οπτικό πεδίο των θεατών (ο όρος είναι εμπνευσμένος από την κάπα που κάνει αόρατο τον Χάρι Πότερ). Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι «μανδύες» αυτοί αποτελούνται από υλικά υψηλής τεχνολογίας, γνωστά ως «μεταϋλικά», σχεδιασμένα να εκτρέπουν την πορεία που ακολουθεί το φως, τουλάχιστον σε συγκεκριμένα μήκη κύματος.

Τώρα, ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη προτείνουν μια απλούστερη διάταξη, η οποία βασίζεται σε απλά και φθηνά υλικά και επιπλέον λειτουργεί σε όλα τα μήκη κύματος του ορατού φωτός: δύο ζευγάρια φακών τοποθετημένων σε συγκεκριμένες αποστάσεις μεταξύ τους.

«Από ό,τι γνωρίζουμε, είναι η πρώτη συσκευή απόκρυψης που προσφέρει συνεχή κάλυψη σε τρεις διαστάσεις και από πολλές διευθύνσεις» καμαρώνει ο μεταπτυχιακός φοιτητής Τζόζεφ Τσούι, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Στις δοκιμές που πραγματοποίησαν, οι ερευνητές απέκρυψαν μεταξύ άλλων ένα χέρι, ένα πρόσωπο και έναν χάρακα, αφήνοντας παράλληλα ανεπηρέαστο το φόντο, δηλαδή τα αντικείμενα που βρίσκονται πίσω από το κρυμμένο αντικείμενο.

Αυτό συμβαίνει επειδή η περιοχή που παραμένει αόρατη έχει σχήμα ντόνατ και δεν παραμορφώνει τα είδωλα των αντικειμένων που βρίσκονται έξω από αυτή τη νοητή κουλούρα.

Απόκρυψη

Η πειραματική διάταξη αποτελείται από δύο ζεύγη φακών. Οι ακτίνες λέιζερ δείχνουν την πορεία του φωτός. Setup of the multidirectional `perfect paraxial’ cloak as seen from the side. Laser shows the paths that light rays travel through the system, showing regions that can be used for cloaking an object. Credit: J. Adam Fenster / University of Rochester

Η νέα μέθοδος απόκρυψης «φαντάζομαι πως θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να αποκρύψει ένα τροχόσπιτο που βρίσκεται πίσω από ένα αυτοκίνητο έτσι ώστε ο οδηγός να μπορεί να βλέπει [από τον καθρέπτη] τι βρίσκεται πίσω από το τροχόσπιτο» εκτιμά ο Τσούι. «Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στο χειρουργείο, στο στρατό, στη διακόσμηση ή στην τέχνη» προσθέτει.

Η μαθηματική περιγραφή της νέας διάταξης απόκρυψης παρουσιάζεται σε μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Optics Express» και είναι διαθέσιμη στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv. 

For their demonstration cloak, the researchers used 50mm achromatic doublets with focal lengths f1 = 200mm and f2 = 75mm.

Και, για όσους θέλουν να δοκιμάσουν την ιδέα στο σπίτι, οι ερευνητές δίνουν τις οδηγίες:

• Χρειαζόμαστε ένα ζευγάρι φακών με εστιακή απόσταση f₁ και ακόμα ένα ζευγάρι με διαφορετική εστιακή απόσταση f₂
• Οι δύο πρώτοι φακοί χωρίζονται από απόσταση ίση με το άθροισμα των εστιακών αποστάσεών τους (f₁+f₂).
• Με τον ίδιο τρόπο υπολογίζεται η απόσταση μεταξύ των δύο επόμενων φακών
• Η απόσταση ανάμεσα στο πρώτο και το δεύτερο ζευγάρι φακών (t₂) ισούται με 2 f₂(f₁+ f₂) / (f₁— f₂).

Πηγή: www.rochester.edu

Ασυνήθιστο οργανικό μόριο ανιχνεύθηκε στο διαστρικό χώρο. Newfound Molecule in Space Dust Offers Clues to Life's Origins

Η συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων ALMA, στην έρημο Ατακάμα της Χιλής, ανίχνευσε τη φασματική υπογραφή της νέας οργανικής ουσίας. Hunting from a distance of 27,000 light years, astronomers have discovered an unusual carbon-based molecule contained within a giant gas cloud in interstellar space. The discovery suggests that the complex molecules needed for life may have their origins in interstellar space. The vibrant, starry stream of the Milky Way frames radio telescopes of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array - known as the ALMA Observatory - in Chile’s Atacama Desert. Credit: Y. Beletsky/ESO

Η ιδέα ότι τα βασικά συστατικά της ζωής προήλθαν από το Διάστημα κερδίζει στήριξη από την ανακάλυψη ενός ασυνήθιστου οργανικού μορίου σε ένα σύννεφο διαστρικής σκόνης.

Η ανακάλυψη

Ο εντοπισμός του ενισχύει τη θεωρία ότι τα βασικά συστατικά της ζωής προήλθαν από το Διάστημα. The organic molecule iso-propyl cyanide has a branched carbon backbone (i-C3H7CN, left), unlike its straight-chain isomer normal-propyl cyanide (n-C3H7CN, right). Both molecules were detected with ALMA in Sagittarius B2. Credit: MPIfR/A. Weiss, University of Cologne/M. Koerber, MPIfR/A. Belloche

Τα οργανικά μόρια που είχαν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα στο διαστρικό κενό αποτελούνταν όλα από άτομα άνθρακα που συνδέονται στη σειρά και σχηματίζουν μια απλή αλυσίδα. Τώρα, ερευνητές στις ΗΠΑ και τη Γερμανία αναφέρουν στην επιθεώρηση «Science» ότι ανίχνευσαν στο διαστρικό χώρο την ουσία ισοβουτυρονιτρίλιο (i-C3H7CN), στην οποία τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν διακλάδωση.

Είναι η πρώτη τέτοια οργανική ουσία που ανακαλύπτεται σε σύννεφο διαστρικού αερίου, επισημαίνει ο Ρομπ Γκάροντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας, σε ανακοίνωση του Πανεπιστημίου Cornell. Το ίδιο το ισοβουτυρονιτρίλιο δεν είναι συστατικό της ζωής όπως την γνωρίζουμε, ωστόσο η ίδια διακλάδωση της αλυσίδας άνθρακα είναι κοινό χαρακτηριστικό πολλών βιομορίων όπως τα αμινοξέα.

Η φασματική υπογραφή της ουσίας ανιχνεύθηκε από τη συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων ALMA σε ένα γιγάντιο διαστρικό σύννεφο αερίου, σε απόσταση 27.000 ετών φωτός. Δεδομένου ότι τα διαστρικά σύννεφα αερίου αποτελούν την πρώτη ύλη για το σχηματισμό νέων άστρων, η ανακάλυψη του ισοβουτυρονιτριλίου «προσφέρει στήριξη στην ιδέα ότι βασικά μόρια της ζωής, όπως τα αμινοξέα που ανιχνεύονται συχνά σε μετεωρίτες, σχηματίζονται νωρίς στη διαδικασία της αστρογένεσης, πριν ακόμα σχηματιστούν πλανήτες σαν τη Γη», λένε οι ερευνητές.