Καλωσορίσατε στο CERN! Χρήστος Λαζαρίδης, CERN

Transcript

1 Καλωσορίσατε στο CERN! Χρήστος Λαζαρίδης, CERN

2 Πότε δημιουργήθηκε; : Πρώτα βήματα δημιουργίας ενός Ευρωπαϊκού κέντρου έρευνας στη Φυσική 1952 : Ίδρυση Ευρωπαϊκού Συμβουλίου για την Πυρηνική Φυσική (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire - CERN) υπό την αιγίδα της UNESCO, με έδρα τη Γενεύη Ιούλιος 1953 : 6η σύνοδος του Συμβουλίου στο Παρίσι και υπογραφή σύμβασης ίδρυσης του Ευρωπαϊκού Οργανισμού για την Πυρηνική Φυσική (European Organization for Nuclear Research) 29 Σεπτεμβρίου 1954 : Επίσημη επικύρωση της σύμβασης από τα πρώτα 12 κράτη μέλη (Βέλγιο, Γαλλία, Γερμανία, Γιουγκοσλαβία, Δανία, Ελλάδα, Ελβετία, Ιταλία, Μεγάλη Βρετανία, Νορβηγία, Ολλανδία, Σουηδία) 10 Ιουνίου 1955 O Felix Bloch, πρώτος Γενικός Διευθυντής του CERN, τοποθετεί την θεμέλια πλάκα στο χώρο του εργαστηρίου 2

3 Που βρισκόμαστε; Large Hadron Collider Prevessin Super Proton Synchrotron Meyrin 3

4 Ποιοί εργάζονται στο CERN; Το Το CERN CERN σε σε αριθμούς αριθμούς ~3300 προσωπικό 12 >11000 χρήστες Προϋπολογισμός (2013) 1000 MCHF 10 8 Column 1 Column 2 Column Row 1 21 κράτη-μέλη: Αυστρία, Βέλγιο, Βουλγαρία, Τσεχία, Δανία, Φινλανδία, Γαλλία, Γερμανία, Ελλάδα, Ουγγαρία, Ιταλία, Ολλανδία, Νορβηγία, Πολωνία, Πορτογαλία, Σλοβακία, Ισπανία, Σουηδία, Ελβετία, Ηνωμένο Βασίλειο, Ρουμανία Yπό ένταξη: Ισραήλ, Σερβία Nέες αιτήσεις : Κύπρο, Βραζιλία, Ρωσία, Σλοβενία, Τουρκία, Ουκρανία 8Rowπαρατηρητές στο Row συμβούλιο: Ινδία, Ιαπωνία, Ρωσία, ΗΠΑ, 2 3 Row 4 Τουρκία, η Ευρωπαϊκή επιτροπή και η UNESCO 4

5 Η επιστήμη είναι παγκόσμια υπόθεση! Κατανομή των χρηστών του CERN ανά εθνικότητα Ιανουάριος

6 Αποστολή του CERN Να επεκτείνει τα όρια της γνώσης Να αναπτύξει καινούργιες τεχνολογίες Επιταχυντές και ανιχνευτές σωματιδίων Πληροφορική: Παγκόσμιος ιστός (WWW), GRID Ιατρική: Διάγνωση και θεραπεία Να εκπαιδεύσει τους επιστήμονες και τους μηχανικούς του μέλλοντος Να φέρει κοντά ανθρώπους από διαφορετικές χώρες και πολιτισμούς Επιταχυντές Μικροσκόπια Κυάλια Οπτικά / Ραδιοτηλεσκόπια 6

7 Συστατικά στοιχεία της ύλης -10 Άτομο Άτομο(μέγεθος (μέγεθος~10 ~10-10μέτρα) μέτρα) -14 Πυρήνας Πυρήνας(μέγεθος (μέγεθος~10 ~10-14μέτρα) μέτρα) -15 Πρωτόνιο Πρωτόνιο(μέγεθος (μέγεθος~10 ~10-15μέτρα) μέτρα) Ηλεκτρόνια Ηλεκτρόνια -19 Κουάρκ Κουάρκ(μέγεθος (μέγεθος<10 <10-19μέτρα) μέτρα) 7

8 Περιοδικό σύστημα θεμελιωδών σωματιδίων Λεπτόνια Κουάρκ 3η Γενιά 2η Γενιά 1η Γενιά Όλη η ύλη γύρω μας, αποτελείται μόνο από σωματίδια 1ης γενιάς! 8

9 Οι δυνάμεις στη φύση 9

10 2012 : Μια σημαντική χρονιά για το CERN! Higgs Boson! 10

11 Πώς γίνονται τα πειράματα; 1) Δημιουργία πολύ ενεργητικών σωματιδιών (επιταχυντές) Ανιχνευτής 2) Σύγκρουση σωματιδίων (συνθήκες Μεγάλης Έκρηξης Big Bang) E = mc2 3) Προσδιορισμός των παραγόμενων σωματιδίων με ανιχνευτές 11

12 Οι επιταχυντές του CERN 12

13 Large Hadron Collider Ο μεγαλύτερος και ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων που έχει κατασκευαστεί Περιφέρεια 27 χιλιομέτρων 100 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης Πάνω από 1600 υπεραγώγιμοι μαγνήτες Κράμα NbTi Οι περισσότεροι ζυγίζουν πάνω από 27 τόνους ο καθένας Λειτουργία στους οC Θερμοκρασία ψυχρότερη του διαστήματος 96 τόνοι υγρού ηλίου απαιτούνται για την ψύξη του 14 TeV ενέργεια σύγκρουσης Tαχύτητα % της ταχύτητας του φωτός δευτερόλεπτα για μια περιφορά περιφορές το δευτερόλεπτο 13

14 Τα πειράματα του LHC CMS ATLAS LHCb 14

15 Ανίχνευση σωματιδίων Μιόνια Ηλεκτρόνια Φορτισμένα αδρόνια (π.χ. πιόνια) Ουδέτερα αδρόνια (π.χ. νετρόνια) Φωτόνια Ανιχνευτής τροχιών Ηλεκτρομαγνητικό καλορίμετρο (θερμιδόμετρο) Αδρονικό καλορίμετρο (θερμιδόμετρο) Υπεραγώγιμος σωληνοειδής μαγνήτης Θάλαμοι ανίχνευσης μιονίων 15

16 Καταγραφή δεδομένων Κάθε δέσμη έχει ~2000 πακέτα των 100 δισ. πρωτονίων Συναντώνται 40 εκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο 1 Gigabyte (1GB) = 1000MB Μια ταινία DVD Κατά μέσο όρο έχουμε 20 συγκρούσεις κάθε φορά 1 Terabyte (1TB) = 1000GB Παγκόσμια ετήσια παραγωγή βιβλίων 800 εκατομμύρια συγκρούσεις το δευτερόλεπτο Η πληροφορία κάθε σύγκρουσης, ψηφιοποιημένη, χρειάζεται ~1 ΜΒ αποθηκευτικού χώρου 1 Megabyte (1MB) Μια ψηφιακή φωτογραφία Μετά από φιλτράρισμα, κρατάμε τα δεδομένα 100 συγκρούσεων κάθε δευτερόλεπτο 1 Petabyte (1PB) = 1000TB Ετήσια παραγωγή (10%) πληροφορίας ενός απο τα πειράματα του LHC 1 Exabyte (1EB) = 1000 PB Παγκόσμια ετήσια παραγωγή πληροφορίας 1010 συγκρούσεις το χρόνο 10 petabytes αποθηκευτικού χώρου/έτος CMS LHCb ATLAS ALICE 16

17 Computing Grid Πλέγμα Υπολογιστών To LHC Computing Grid (πλέγμα υπολογιστών) είναι η λύση που σχεδιάστηκε για τις αυξανόμενες απαιτήσεις των πειραμάτων του LHC σε υπολογιστική ισχύ και αποθηκευτικό χώρο Οι υπολογιστές που ανήκουν στο GRID μοιράζονται Επεξεργαστική ισχύ Πληροφορίες Αποθηκευτικούς χώρους Βάσεις δεδομένων Εφαρμογές 17

18 World Wide Web Ο παγκόσμιος ιστός δεδομένων (World Wide Web) επινοήθηκε στο CERN το 1989 από τον Tim Berners-Lee, για να καλύψει τις ανάγκες των φυσικών παγκοσμίως για ανταλλαγή πληροφοριών και γνώσεων Η πρώτη σελίδα που ανέβηκε online: Ο υπολογιστής NeXT που χρησιμοποιούσε ο Tim-Berners-Lee και έγινε ο πρώτος web server 18

19 Κλείνοντας... Από την ίδρυσή του, το CERN έχει προσφέρει πολλά στη γνώση μας πάνω στον κόσμο: 1973: Παρατήρηση ουδέτερων ρευμάτων στο θάλαμο φυσαλίδων Gargamelle 1983: Ανακάλυψη των σωματιδίων W και Z Βραβείο Nobel : World Wide Web 1992: Βραβείο Nobel στον ερευνητή του CERN Georges Charpak για τη συμβολή του στην εφεύρεση και ανάπτυξη ανιχνευτών σωματιδίων 1995: Δημιουργία των πρώτων 9 ατόμων αντιυδρογόνου στο Low Energy Anti-Proton Ring (LEAR) 2010: Aπομόνωση 38 ατόμων αντιυδρογόνου 2011: Διατήρηση αντιυδρογόνου για περισσότερα από 15 λεπτά 2012: Παρατήρηση ενός νέου μποζονίου με μάζα 125 GeV, το οποίο φέρει τα χαρακτηριστικά του Higgs και τα επόμενα χρόνια προβλέπονται εξίσου ενδιαφέροντα! 19

20 Extra slides 20

21 Higgs? (1/5) Ας θεωρήσουμε ότι έχουμε ένα δωμάτιο γεμάτο από φυσικούς... αυτοί αντιπροσωπεύουν το πεδίο Higgs 21

22 Higgs? (2/5) Έστω ότι μπαίνει στο δωμάτιο ένας γνωστός φυσικός και δημιουργεί μια αναστάτωση καθώς όλοι προσπαθούν να τον πλησιάσουν 22

23 Higgs? (3/5) Η κίνησή του συναντά αντίσταση, με άλλα λόγια αποκτά μάζα, ακριβώς όπως συμβαίνει και με ένα σωματίδιο που διέρχεται μέσα από το πεδίο Higgs 23

24 Higgs? (4/5) Αν κάποιος ξεκινήσει μια φήμη μέσα στο χώρο... 24

25 Higgs? (5/5)...δημιουργείται παρόμοιο είδος διαταραχής, αλλά αυτή τη φορά από τους ίδιους τους παρευρισκόμενους, δηλαδή το ίδιο το πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση οι διαταραχές αυτές είναι τα σωματίδια Higgs. 25