ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ CERN ΣΤΟΝ 21ο ΑΙΩΝΑ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ CERN ΣΤΟΝ 21ο ΑΙΩΝΑ"

Γαλήνη Γιαννόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ CERN ΣΤΟΝ 21ο ΑΙΩΝΑ

2 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ WWW Το ευρύτερα διαδεδομένο "προϊόν" που έχει αναπτυχθεί στο CERN είναι αναμφισβήτητα το WWW. Αρχικά ήταν σχεδιασμένο ώστε να βοηθάει την επικοινωνία μεταξύ των Φυσικών που ασχολούνται με τα Στοιχειώδη Σωματίδια. Οι ερευνητικές ομάδες των Φυσικών αποτελούνται σήμερα από πολλές εκατοντάδες μέλη τα οποία είναι διασκορπισμένα σε πολυάριθμα Ερευνητικά Ινστιτούτα και Πανεπιστήμια. Ηταν απαραίτητο να έχουν όλοι πρόσβαση σε κοινές βάσεις δεδομένων, να ανταλλάσσουν και να επεξεργάζονται κοινά επιστημονικά άρθρα, αναφορές, μηχανανολογικά σχέδια κ.α. Η πρόσβαση στο παγκόσμιο Διαδύκτιο (Ιnternet) υπήρχε, αλλά έλειπε ένα κατάλληλο λογισμικό εργαλείο το οποίο αναπτύχθηκε από τους ίδιους τους Φυσικούς στο CERN: το WWW. Οπως είναι ήδη γνωστό, η ευκολία στη χρήση του κατέστησε γρήγορη τη διάδοσή του τόσο στον ακαδημαϊκό όσο και σε ολόκληρο τον κόσμο.

Τα ηλεκτρόνια χρωματίζουν τις εικόνες που βλέπουμε

3 ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ Καθώς πλησιάζουμε στο τέλος του 20ου αιώνα, η ζωή χωρίς τα ηλεκτρόνια θα ήταν αδιανόητη. Τα ηλεκτρόνια χρωματίζουν τις εικόνες που βλέπουμε στις οθόνες των τηλεοράσεων και των ηλεκτρονικών υπολογιστών.

4 ΙΑΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Στην ιατρική, οι επιταχυντές χρησιμοποιούνται με δύο τρόπους: στην απεικόνιση και στη θεραπεία. Σωματίδια για την απεικόνιση ο Wilhelm Conrad Roentgen ανακάλυψε τις ακτίνες-χ Οι ακτίνες-x είναι μία πολύ δυνατή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Είναι διεισδυτικές καθώς ταξιδεύουν μέσα από αντικείμενα που το απλό φώς δεν μπορεί να διαπεράσει. Παράγονται μέσα στους επιταχυντές. Μια πιο σύγχρονη μέθοδος διάγνωσης χρησιμοποιεί ραδιοφάρμακα. Αυτά είναι ραδιενεργές ουσίες που χορηγούνται στον ασθενή. Μια άλλη μορφή ραδιοφαρμακευτικής διάγνωσης είναι η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων

5 ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΑΠΕΙΑ Η ραδιοθεραπεία είναι μια ευρέως διαδεδομένη μέθοδος θεραπείας που εφαρμόζεται σε περισσότερους από τους μισούς καρκινοπαθείς ανά τον κόσμο με την οποία στειρώνονται τα κακοήθη κύτταρα αποκόβοντας το DNA που προκαλεί τον πολλαπλασιασμό τους. Σε αυτή χρησιμοποιούνται ακτίνες-x, νετρόνια και ηλεκτρόνια και επιταχυντές πρωτονίων. Το CERN σχεδιάζει έναν επιταχυντή πρωτονίων και ιόντων άνθρακα αποκλειστικά για ιατρικούς σκοπούς. Γνωστό ως PIMMS (Συσκευή Ιατρικής Μελέτης Πρωτονίων Ιόντων, Proton Ion Medical Machine Study), το πρόγραμμα αυτό είναι μια πραγματικά διεθνής συνεργασία που φέρνει κοντά ερευνητές από το CERN, το γερμανικό εργαστήριο GSI, το αυστριακό Med-AUSTRON, και τον ιταλικό οργανισμό TERA.

6 GSI Το Γερμανικό εθνικό εργαστήριο βαρέων ιόντων, GSI, στο Darmstadt, προσφέρει τη βασική έρευνα στην υπηρεσία της ανθρωπότητας χρησιμοποιώντας ιόντα άνθρακα από το σύγχροτρον * βαρέων ιόντων του GSI, το SIS, για να βομβαρδίσει καρκινικούς όγκους που δεν επιδέχονται εγχείρηση, επειδή σε ευαίσθητες περιοχές. Οι πρώτες θεραπείες εφαρμόσθηκαν το 1954 από τον John Lawrence στο εργαστήριο του Berkeley. Ο κύριος σκοπός του GSI είναι η έρευνα της θερμής, πυκνής πυρηνικής ύλης που σχηματίζεται κατά τη σύγκρουση βαρέων ιόντων με σταθερό στόχο. * Το Σύγχροτρο, κύκλοτρο, συγχροκύκλοτρο: επιταχυντικές διατάξεις οι οποίες με τη χρήση ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων επιταχύνουν φορτισμένα σωματίδια.

Γιατί όμως χρησιμοποιούνται ιόντα άνθρακα; Το στοιχείο C επιλέχθηκε μεταξύ άλλων για δύο βασικούς λόγους Η πρώτη έγκειται κυρίως στην καταστροφή του DNA.

Η έρευνα στο GSI έδειξε ότι ελαφρά σωματίδια όπως το πρωτόνιο, παρόλο που εναποθέτουν την ενέργεια τους στο τέλος της διαδρομής τους, προκαλούν σπάσιμο και των δυο κλώνων σε πολύ μικρότερο βαθμό απ'

7 Γιατί όμως χρησιμοποιούνται ιόντα άνθρακα; Το στοιχείο C επιλέχθηκε μεταξύ άλλων για δύο βασικούς λόγους Η πρώτη έγκειται κυρίως στην καταστροφή του DNA. Τόσο τα υγιή όσο και τα καρκινικά κύτταρα πεθαίνουν όταν στο DNA σπάσουν και οι δυο κλώνοι της διπλής έλικας. Η έρευνα στο GSI έδειξε ότι ελαφρά σωματίδια όπως το πρωτόνιο, παρόλο που εναποθέτουν την ενέργεια τους στο τέλος της διαδρομής τους, προκαλούν σπάσιμο και των δυο κλώνων σε πολύ μικρότερο βαθμό απ' ότι βαρύτερα σωματίδια, όπως ο άνθρακας. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι τα ιόντα του άνθρακα δεν σκεδάζονται τόσο πολύ όσο τα ελαφρότερα σωματίδια. Αυτό επιτρέπει υψηλό βαθμό πιστότητας της δέσμης και το γεγονός ότι κατά την σχάση του εκπέμπει ποζιτρόνια επιτρέπει τον έλεγχο της θέσης της δέσμης πάνω στον ασθενή με ακρίβεια χιλιοστών.

8 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Χρήση των επιταχυντών στην μαζική παραγωγή λαστιχένιων γαντιών στην αποστείρωση ιατρικού εξοπλισμού και τροφής στην κατασκευή ημιαγωγών στη βιομηχανία των ηλεκτρονικών υπολογιστών στην βελτίωση της αντοχής βιομηχανικών προϊόντων στην διερεύνηση πως ακριβώς φθείρονται οι μηχανές των αυτοκινήτων στον εντοπισμός του λαθρεμπορίου σε λιμάνια και αεροδρόμια ( αυτές οι μηχανές ανίχνευσης αναπτύχθηκαν στο cern τα τέλη του 60 από τον George Charpak.

9 στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, οι οποίοι γίνονται μικρότεροι σε διαστάσεις δέσμες που προέρχονται από επιταχυντές χρησιμοποιούνται για την εμφύτευση ιόντων ενός υλικού στην επιφάνεια ενός άλλου υλικού. Με αυτήν την τεχνική επωφελούνται οι μηχανές αεροσκαφών και τα τεχνητά ανθρώπινα μέλη Με τη βοήθεια ακτινών-x κατασκευάζονται γρανάζια και μηχανές που ανιχνεύουν αυξημένη συγκέντρωση αζώτου, μιας ουσίας που συναντάμε πολύ συχνά στα ναρκωτικά και στα εκρηκτικά.

10 Η Φυσική Σωματιδίων γενικά, και το CERN πιο συγκεκριμένα, έχουν συμβάλλει κατά πολύ στην ανάπτυξη της τεχνολογίας σε τομείς όπως η υπεραγωγιμότητα, η κρυογενική, η γεωδαισία και η φυσική υψηλού κενού.η τοπογραφική ομάδα του CERN έχει αναπτύξει ένα μεγάλο φάσμα τοπογραφικών οργάνων μεγάλης ακρίβειας και τεχνικών για τις υπόγειες σήραγγες των επιταχυντών. Μερικές από αυτές τις τεχνικές χρησιμοποιήθηκαν για το Ευρωτούνελ (που συνδέει την Αγγλία με την Γαλλία). Η χρήση τεχνικών με μικροκύματα, που αναπτύχθηκαν στο CERN, έχουν ήδη ελεγχθεί με επιτυχία από Ελβετούς και Γάλλους γεωλόγους για τον εντοπισμό υπόγειων θηλάκων με νερό (γεωλογικό ραντάρ). Τέτοια συστήματα προβλέπεται να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για τις ελβετικές σήραγγες των Αλπεων, το κόστος των οποίων υπολογίζεται σε 10 δισεκατομμύρια ελβετικά φράγκα.

11 Εφαρμογή Επιταχυντών Ο προσδιορισμός της ηλικίας κάποιου αντικειμένου μπορεί να γίνει με τη βοήθεια επιταχυντών με μια τεχνική που ονομάζεται φασματομετρία μάζας. Δουλειά των επιταχυντών είναι η ανακάλυψη του πώς και γιατί λάμπουν τα άστρα.

12 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΑΛΛΩΝ ΚΛΑΔΩΝ Η ακτινοβολία είναι η πιο διαδεδομένη εφαρμογή των επιταχυντών στην έρευνα. Εφαρμογή ακτινοβολίας σύγχροτρου Γεωλογία Χημεία Χρησιμοποιείται για: την μελέτη της δομής μικροσκοπικών πραγμάτων, όπως οι ιοί και για την μελέτη συμπεριφοράς πλαστικών υψηλών προδιαγραφών.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΚΟΙΝΩΝΙΑ Η συνεισφορά του CERN στην κοινωνία είναι ουσιαστική και πολυεπίπεδη: Παρέχει άριστη κατάρτιση στο ερευνητικό προσωπικό που εντάσσεται στο δυναμικό του Προσφέρει μοναδικές

13 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΚΟΙΝΩΝΙΑ Η συνεισφορά του CERN στην κοινωνία είναι ουσιαστική και πολυεπίπεδη: Παρέχει άριστη κατάρτιση στο ερευνητικό προσωπικό που εντάσσεται στο δυναμικό του Προσφέρει μοναδικές ευκαιρίες στη διεθνή επιστημονική κοινότητα, ενώ παράλληλα, κινητοποιεί ουσιαστικά τους νέους σπουδαστές Αναπτύσσει τις τεχνολογικές δεξιότητες των μηχανικών και τεχνικών στα ευρωπαϊκά ερευνητικά ιδρύματα και την ευρωπαϊκή βιομηχανία Δημιουργεί ένα ανταγωνιστικό περιβάλλον για τις βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας των ευρωπαϊκών και μη κρατών μελών Μέσα από αυτή τη διαδικασία, το CERN δίνει την αυτοπεποίθηση τόσο στα κράτη που είναι μέλη όσο και σ' εκείνα που δεν αποτελούν μέλη του ότι, τα επιστημονικά προγράμματα αξιολογούνται από διεθνείς επιστημονικές επιτροπές, σε υψηλό επίπεδο, μακριά από τη γραφειοκρατία.

14 ΤΕΛΟΣ ΑΡΓΥΡΟΠΟΥΛΟΥ ΙΡΙΔΑ ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ ΠΕΛΑΓΙΑ ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΝΑΚΗ ΔΗΜΗΤΡΑ ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΝΑΚΗ ΕΜΜΑΝΟΥΕΛΑ

Σχετικά έγγραφα

H έρευνα στο CERN και οι ιατρικές εφαρμογές (Διδακτική πρόταση για τη Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου)

H έρευνα στο CERN και οι ιατρικές εφαρμογές (Διδακτική πρόταση για τη Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου) Χαρατζόπουλος Παναγιώτης Φυσικός, Msc Ηλεκτρονικής και Ραδιοηλεκτρολογίας, Msc Ε-learning Καθηγητής