Παρασκευή, 12 Φεβρουαρίου 2016

Μία επίσκεψη στα έγκατα του CERN και το πείραμα ATLAS

Ένα απροσδόκητο «κέρασμα» μου έκανε ο πολυαγαπημένος μου γιoς Χάρης για την προχτεσινή του γιορτή (του αγίου Χαραλάμπους): Εξασφάλισε την άδεια για να μπούμε μαζί στα έγκατα του CERN, στην «καρδιά» του προγράμματος ΑΤLAS, όπου εργάζεται και ο ίδιος ως ερευνητής εδώ και τρία χρόνια, στην επιστημονική ομάδα που προετοιμάζει αυτή την εκπληκτική  πορεία κατάκτησης του Άγνωστου.

Με τον Χάρη στην "καρδιά" του πειράματος ATLAS
Ήταν ευτύχημα που τούτες τις μέρες ο επιταχυντής, στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών στη Γενεύη, είναι σε αδράνεια, κι έτσι μπορέσαμε να τρυπώσουμε στο εσωτερικό του, σε βάθος 100 μέτρων. Καθώς, μετά την ιστορική ανακάλυψη με το μποζόνιο Χίγκς, το «σωματίδιο του Θεού», όπως αποκλήθηκε, γίνεται αναβάθμιση του επιταχυντή, με τους ερευνητές του CERN να αφήνουν ανοικτό το ενδεχόμενο για μια ακόμη ιστορική ανακάλυψη μέσα στο 2016.
Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN έχει γράψει ήδη ιστορία, δεδομένου ότι με τα πειράματά του, επιβεβαίωσε την ύπαρξη του «σωματιδίου του Θεού», μισό αιώνα μετά τη θεωρητική πρόβλεψη του σωματιδίου από τον Βρετανό φυσικό Πϊτερ Χιγκς. Ωστόσο, το επιστημονικό επιτελείο στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών ελπίζει πως το σωματίδιο θα συμβάλει σε ακόμη περισσότερες ανακαλύψεις για τη φυσική και τη δομή της ύλης.
Με τον εντοπισμό του μποζόνιου Χιγκς, ουσιαστικά επαληθεύτηκε ο τελευταίος «κρίκος» του Καθιερωμένου Προτύπου, δηλαδή του μοντέλου που περιγράφει το σύνολο των γνωστών σωματιδίων και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, εκτός της βαρύτητας. Με δεδομένο όμως πως το συγκεκριμένο μποζόνιο προσδίδει μάζα στα υπόλοιπα σωματίδια, αρκετές θεωρίες υποθέτουν πως βρίσκεται επίσης πίσω από άλλα φυσικά φαινόμενα, που δεν έχουν εξηγηθεί έως τώρα.
Οι ανιχνευτές του LHC παρακολουθούν τις συγκρούσεις στον επιταχυντή, μετρώντας τις ενέργειες των σωματιδίων που παράγονται. Αν φαίνεται πως λείπει ένα ποσοστό της ενέργειας από αυτά τα προϊόντα, τότε αυτό θα μπορούσε να αποτελεί ένδειξη εμφάνισης σκοτεινής ύλης.

Tι είναι το LHC
Το LHC είναι ο μεγαλύτερος επιταχυντής πρωτονίων στον κόσμο που έχει γίνει μέχρι σήμερα, όπου συγκρούονται πρωτόνια με πρωτόνια. Eίναι εγκατεστημένο σε ένα τούνελ μήκους 27 χιλιομέτρων, σε βάθος 100 μέτρων, διασχίζοντας τα σύνορα Γαλλίας- Ελβετίας. Το LHC είναι φτιαγμένο με την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, όπως και οι 4 ανιχνευτές όπου διεξάγονται διάφορα πειράματα, ATLAS, CMS, ALICE και LHCb.
Το LHC είναι σχεδιασμένο να επιταχύνει δύο δέσμες πρωτονίων, η κάθε μία, μέσα σε ισχυρό πεδίο υπεραγώγιμων μαγνητών, οπότε μηδενίζονται οι απώλειες ενέργειας λόγω τριβής. Το πρωτόνιο που ταξιδεύει σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός καλύπτει τον δακτύλιο των 27 χιλιομέτρων κάπου 11.000 φορές το δευτερόλεπτο.
Το πείραμα ATLAS στον επιταχυντή LHC, είναι ένας τεράστιος ανιχνευτής, μεγέθους ενός πενταόροφου κτιρίου αλλά και καταπληκτικής ικανότητας να μετρά ίχνη σωματιδίων με ακρίβεια  0,001 του χιλιοστού.
Την ώρα της επίσκεψής μας τα συνεργεία έκαναν ανενόχλητα τις εργασίες αναβάθμισης στο ATLAS

Το πείραμα «ATLAS»
To πείραμα ATLAS είναι το «εργαλείο» όπως ένα μικροσκόπιο για τη μελέτη της δομής της ύλης στη μικρότερη κλίμακα που έχει επιτευχθεί μέχρι σήμερα, 10 φορές μικρότερη από οποιοδήποτε προηγούμενο πείραμα.
Ο ATLAS, είναι ένας ανιχνευτής που σκοπό έχει να εκμεταλλευτεί όλο το δυναμικό της φυσικής που βρίσκεται πίσω από το Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Προσδιορίζει τις ενέργειες, τις διευθύνσεις καθώς και την ταυτότητα των σωματιδίων που παράγονται από τις συγκρούσεις των δύο δεσμών πρωτονίων. Γίνονται γύρω στο 1.000.000.000 συγκρούσεις το δευτερόλεπτο και ο ρυθμός μεταφοράς των δεδομένων είναι ισοδύναμος με 20 τηλεφωνικές συνδιαλέξεις όλων των κατοίκων της Γης συγχρόνως. 
Οι πληροφορίες καταλήγουν στο κέντρο ελέγχου του  CERN
Oι υπολογιστές του ATLAS επεξεργάζονται τις πληροφορίες των αποτελεσμάτων αρκετά γρήγορα ώστε να επιλέξουν μία από τις 10.000.000 συγκρούσεις που θα μπορεί να υποδηλώνει νέα φαινόμενα, και τελικά  καταγράφουν μόνο τις επιλεγμένες αυτές συγκρούσεις σε σκληρούς δίσκους. To ATLAS, με έξι διαφορετικά συστήματα ανιχνευτών, αποτελείται από τρία κύρια μέρη:
  • Τον εσωτερικό ανιχνευτή, που μετρά την ορμή του κάθε φορτισμένου σωματιδίου.
  • Το καλορίμετρο, που μετρά τις ενέργειες των σωματιδίων.
  • Το φασματόμετρο μιονίων, που αναγνωρίζει μιόνια και μετρά τις ορμές τους. Επίσης, ένα τεράστιο μανητικό σύστημα βοηθάει στη μέτρηση της ορμής των φορτισμένων σωματιδίων.
Το πείραμα ATLAS κάνει έρευνες εκτός από το μποζόνιο Higgs και για τις έξτρα διαστάσεις και τα τυχόν υπερσυμμετρικά σωματίδια, σαν συστατικά της σκοτεινής ύλης. Στο πείραμα ATLAS συμμετέχουν περίπου 3.000 φυσικοί από 176 ινστιτούτα και 38 διαφορετικές χώρες σε όλο τον κόσμο. Επίσης πάνω από 1.000 φοιτητές εκπονούν την διατριβή τους σε αυτό το πείραμα.

Άλλα επιτεύγματα του CERN

Στο ενεργητικό του CERN, εκτός από το μποζόνιο Χίγκς, έχει καταγραφεί  η ιστορική ανακάλυψη των μποζονίων W και Ζ, των φορέων δηλαδή της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, αλλά και η γέννηση, το 1990 στο CERN του παγκόσμιου ιστού ή World Wide Web που επιτρέπει σε όλους μας την πλοήγηση στο Internet.






Αυστηρός ο έλεγχος για την είσοδο στο πείραμα ATLAS

Τμήμα του γιγάντιου εξοπλισμού
Λίγο πριν παραδώσουμε τα κράνη ασφαλείας κατά την έξοδό μας

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου