CERN: Από το σωματίδιο του Θεού στον Ιστό

Από το AFP, 27 Σεπτεμβρίου 2004

Πενήντα χρόνια πριν 12 ευρωπαϊκές χώρες, που ακόμα αγωνίζονταν με την έχθρα και τις υποψίες που κληρονόμησαν από το 2ο Παγκόσμιο Πόλεμο,  οργάνωσαν ένα ερευνητικό κέντρο στη Γενεύη για να εξερευνήσουν από κοινού τις θεωρίες για τη θεμελιώδη φυσική.

Από τότε, το Ευρωπαϊκό Κέντρο Μελετών για την Πυρηνική Έρευνα (CERN), έχει γίνει το μεγαλύτερο εργαστήριο σε παγκόσμια κλίμακα για τη σωματιδιακή φυσική, ένα μέρος όπου δοκιμάζονται οι έννοιες που θα μπορούσαν να αλλάξουν ριζικά τον τρόπο που κατανοούμε το Σύμπαν.

Έχει όμως αναπτύξει και εφευρέσεις που έχουν διαμορφώσει τη σύγχρονη ζωή μας, συμπεριλαμβανομένου και του World Wide Web.

Αλλά συνεχίζει να σφυρηλατεί συμμαχίες μεταξύ ατόμων με διαφορετικό υπόβαθρο, ένα έμβλημα της καθολικότητας της επιστήμης.

Κατά τη διάρκεια του ψυχρού πολέμου το CERN έγινε μία από τις λίγες θέσεις όπου οι ρώσοι και αμερικανικοί επιστήμονες μπόρεσαν να συνεργαστούν.

Σήμερα,  φιλοξενούμενοι φυσικοί από τις Ηνωμένες Πολιτείες και το Ιράν εργάζονται δίπλα-δίπλα στην πυρηνική φυσική, παρά τις εντάσεις μεταξύ των χωρών τους, μαζί με εκείνους από την Ινδία και το Πακιστάν καθώς επίσης και την Ταϊβάν και την Κίνα.

"Πρέπει να κατανοήσουμε ότι η επιστημονική γλώσσα είναι μια καθολική γλώσσα, οι επιστήμονες είναι πιο ανεκτικοί στις θρησκευτικές ή πολιτικές διαφορές", αναφέρει ο Robert Aymar, ένας γάλλος φυσικός που είναι Γενικός Διευθυντής του Κέντρου CERN.

"Είμαστε έτοιμοι να καλωσορίσουμε οποιαδήποτε χώρα που έχει μια επιστημονική κοινότητα και θα επιθυμούσε να συμμετέχει στις εργασίες μας", συνέχισε.

Τα 12 ιδρυτικά μέλη, μεταξύ των οποίων η Γερμανία, η Ιταλία, η Γαλλία και η Μεγάλη Βρετανία, έχουν επεκταθεί από τότε σε 20 χώρες, μερικές δε από αυτές από την ανατολική Ευρώπη είχαν προσχωρήσει πολύ πριν να προσχωρήσουν στην Ευρωπαϊκή Ένωση.

"Ένα από τα πράγματα που το CERN ήταν σε θέση να κάνει είναι να συγκεντρώνει μαζί τις ευρωπαϊκές χώρες", λέει ο θεωρητικός φυσικός John Ellis, που ανήκει στο δυναμικό του CERN και που βοηθά στην ανάπτυξη σχέσεων με κράτη μη μέλη, όπως η Ινδία, η Αίγυπτος και το Πακιστάν.

Συνολικά, το εργαστήριο έχει συνεργασία με περίπου 7.000 επιστήμονες από 85 διαφορετικές χώρες.

Την Τετάρτη 29 Σεπτεμβρίου, το CERN γιορτάζει την 50ή επέτειό του με μια τελετή στην οποία θα μιλήσει μεταξύ των άλλων και ο βρετανός Tim Berners-Lee που εφηύρε το λογισμικό για τον Παγκόσμιο Ιστό -- μια καινοτομία που προορίστηκε αρχικά για να βοηθήσει ώστε να μοιραστούν οι επιστημονικές πληροφορίες  στο Κέντρο, αλλά που αποδείχθηκε τόσο χρήσιμο που δόθηκε ελεύθερα σε ολόκληρο τον κόσμο.

Προγραμματίζεται, επίσης, να φωτιστεί ένας κύκλος 27 χιλιομέτρων στο έδαφος, που διασχίζει τη Γαλλία και την Ελβετία, όπου υπάρχει μια μεγάλη σήραγγα 100 μέτρα κάτω από το έδαφος, που φιλοξενεί το μεγαλύτερο τμήμα του Κέντρου.

Κατά τη διάρκεια των 50 προηγούμενων χρόνων, οι επιστήμονες στο εργαστήριο προσπάθησαν να λύσουν αινιγματικά ζητήματα, όπως για παράδειγμα, γιατί τα μικρότερα στοιχεία της ύλης - τα σωματίδια - έχουν μάζα και γιατί οι μάζες τους διαφέρουν.

Προς αυτήν την αναζήτηση βραβευμένοι με Νόμπελ επιστήμονες, συνθλίβουν μαζί άτομα για να μελετήσουν τις αντιδράσεις τους.

Αυτές οι ανακαλύψεις, που προκαλούν δέος στους ανθρώπους, ασκούν μικρή επίδραση στην καθημερινή ζωή αλλά ο εξοπλισμός που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες μπορεί συχνά να χρησιμοποιηθεί καιν σε άλλους τομείς.

 "Εφευρίσκουμε εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον εξωτερικό κόσμο, στη βιομηχανία, προς όφελος όλων μας", λέει ο Aymar, απαριθμώντας τον Παγκόσμιο Ιστό για ένα παράδειγμα.

Άλλα υποπροϊόντα της έρευνας του Κέντρου περιλαμβάνουν ζωτικής σημασίας ιατρικό εξοπλισμό, όπως είναι οι τομογράφοι εκπομπής ποζιτρονίων (PET), ανιχνευτές που χρησιμοποιούνται στη διάγνωση και την καταπολέμηση του καρκίνου μέχρι την παραγωγή μικροτσίπ.

Το Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών διανέμει δε τις ανακαλύψεις του ελεύθερα.

Καθώς προσπαθεί να κρατηθεί στην πρώτη γραμμή της φυσικής, το πιο πρόσφατο πρόγραμμα που κτίζεται αυτή την εποχή είναι ο μεγαλύτερος σε παγκόσμιο επίπεδο συγκρουστής σωματιδίων, γνωστός ως Μεγάλος Συγκρουστής Αδρονίων, στην υπόγεια σήραγγα.

Οι φυσικοί του συναγωνίζονται να είναι οι πρώτοι που θα βρούν το μποζόνιο Higgs, ένα υποθετικό υποατομικό σωματίδιο που έχει αποδειχθεί τόσο άπιαστο, που έχει μεταγλωττιστεί "το σωματίδιο του Θεού".

Οι δοκιμές τους είτε θα το επιβεβαιώσουν είτε θα καταστρέψουν εντελώς τις θεωρίες μας για την προέλευση του σύμπαντος, γιατί θα αποδείξουν ή θα ανασκευάσουν τη θεωρία γιατί και πώς έχουν μάζα τα σωματίδια.

Ο Ellis αναγνώρισε ότι μπορεί να μην σαφές πώς μια τέτοια γνώση θα βοηθούσε τον κόσμο, αλλά συμπληρώνει: "Ο στόχος μας δεν είναι να παραχθεί κάποια νέα άγνωστη μικροσυσκευή, αλλά να καταλάβουμε πώς το σύμπαν έφτασε μέχρις εδώ.

"Αυτό συνέβαινε και στο παρελθόν, να αποδεικνύεται χρήσιμο για την ανθρωπότητα κάτι που έκαναν".

Χρονική διαδρομή του CERN

1949: Γίνεται πρόταση για την ίδρυση ενός πανευρωπαϊκού επιστημονικού εργαστηρίου από τον γάλλο φυσικό και νομπελίστα Louis de Broglie.

1952: 11 ευρωπαϊκές χώρες ­ και η Ελλάδα ανάμεσά τους ­ συμφωνούν στην προσωρινή δημιουργία ενός Ευρωπαϊκού Συμβουλίου για την Πυρηνική Έρευνα (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, του γνωστού πλέον ως CERN). Μια περιοχή στα περίχωρα της Γενεύης επιλέγεται ως ο χώρος που θα φιλοξενεί τις εγκαταστάσεις του.

1954: Συστήνεται και επισήμως το CERN από 12 κράτη-μέλη.

1957: Τίθεται σε λειτουργία ο πρώτος επιταχυντής σωματιδίων του CERN. 'Ενα συγχροκύκλοτρο πρωτονίων, ισχύος 600 MeV. Παρατηρείται η μετάπτωση ενός πιονίου σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα νετρίνο.

1959: Πρωτολειτούργησε το σύγχροτρο πρωτονίων (PS) με την κολοσσιαία ισχύ 28 GeV, το μεγαλύτερο στον κόσμο.

1965: Επέκταση των εγκαταστάσεων του CERN για να δημιουργηθεί ο πρώτος επιταχυντής με συγκρουστής πρωτονίων, ISR.

1967: Δόθηκε σε λειτουργία το ISOLDE, ένας διαχωριστής ισοτόπων που επέτρεπε τη μελέτη βραχύβιων πυρήνων. Η Γαλλία και η Γερμανία συμφωνούν την ίδια χρονιά να συγχρηματοδοτήσουν την κατασκευή ενός θαλάμου φυσαλίδων υδρογόνου, εφοδιασμένου με τον μεγαλύτερο παγκοσμίως υπεραγώγιμο μαγνήτη.

1968: Ο ερευνητής του CERN Georges Charpak εφευρίσκει τους αναλογικούς πολυκαλωδιακούς θαλαμίσκους, που επιτρέπουν τη φθηνή συναρμολόγηση ανεξάρτητων μονάδων μέτρησης, σε συστήματα με χιλιάδες καλώδια.

1973: 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.

1976: Τίθεται σε λειτουργία ένα δεύτερο εργαστήριο, με ένα σύγχροτρο πρωτονίων επτά χιλιομέτρων, το SPS.

1978: Η ισχύς του 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. Επίσης, ως τα τέλη του 1978 η ισχύς του SPS αναβαθμίζεται στα 500 GeV. Δοκιμάζεται 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 επιταχυντή όπου συγκρούονται πρωτόνια και αντιπρωτόνια, χρησιμοποιώντας έναν δακτύλιο συσσώρευσης αντιπρωτονίων (AA).

1981: Η μετατροπή του SPS ολοκληρώνεται και τα πρώτα δύο πειράματα μελέτης συγκρούσεων μεταξύ ύλης και αντιύλης λαμβάνουν χώρα τον Ιούλιο. Κατά τη σημαντική αυτή χρονιά αποφασίζεται η κατασκευή ενός Μεγάλου συγκρουστή ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων (LEP - Large Electron-Positron collider), με αρχική ενέργεια 50 GeV.

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.

1989: Το Αύγουστο 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.

1990: Η χρονιά του World Wide Web. Ο ερευνητής του CERN Tim Berners-Lee, πνιγμένος από το δαιδαλώδες της πληροφόρησης μεταξύ τόσων συνεργατών, αναπτύσσει με τον συνάδελφό του Robert Cailliau ένα σύστημα κατανεμημένης πληροφόρησης με υπερκείμενα, μέσω υπολογιστών, το WWW ή Παγκόσμιος Ιστός που επιτρέπει σε όλους την πλοήγηση στο Internet.

1991: Οι αντιπρόσωποι των κρατών-μελών συμφωνούν ομόφωνα ότι η κατασκευή ενός Μεγάλου Συγκρουστή Αδρονίων (Large Hadron Collider - LHC) μέσα στο τούνελ του LEP είναι η σωστή προοπτική για το μέλλον. Η τελική έγκριση κατασκευής δίνεται το 1994.

1995: Μια διεθνής ομάδα ερευνητών τον Σεπτέμβριο 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.

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. Αυτή η κατάσταση, το πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων, θα πρέπει να υπήρχε κάποια μικροδευτερόλεπτα μετά το Big Bang, προτού αρχίσουν να σχηματίζονται τα σωματίδια της ύλης.

2001: Το CERN ανακοινώνει τα τελικά αποτελέσματα των ερευνών για την άμεση παραβίαση της ομοτιμίας του φορτίου (Charge Parity violation (CP)", το φαινόμενο που εξηγεί γιατί η φύση προτιμά την ύλη από την αντιύλη.

2002: Ανακοινώνεται ότι επιτεύχθηκε η πρώτη ελεγχόμενη παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ατόμων αντιυδρογόνου, σε χαμηλές ενέργειες.