CERN: Ο Άγιος Βασίλης στον επιταχυντή

Τι είναι το CERN;

Το CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) είναι το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο, το μεγαλύτερο κέντρο για τη Φυσική στοιχειωδών σωματιδίων στον κόσμο. Οταν ιδρύθηκε, το 1954, ήταν ένα από τα πρώτα συλλογικά Ευρωπαϊκά εγχειρήματα και αποτελεί, ήδη, ένα λαμπρό παράδειγμα διεθνούς συνεργασίας. Ο αρχικός αριθμός των 12 ιδρυτικών μελών, σήμερα, έχει αυξηθεί σε 20 κράτη μέλη.

Το CERN ερευνά τα συστατικά της ύλης και το είδος των δυνάμεων που την κρατούν ενωμένη. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν όλες τις, υψηλού επιπέδου, επιστημονικές δυνατότητες που τους παρέχει το εργαστήριο. Πρόκειται για επιταχυντές που επιταχύνουν τα μικροσκοπικά σωματίδια σε ταχύτητες λίγο μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός και ανιχνευτές που κάνουν τα σωματίδια αυτά "ορατά".

Γιατί μας ενδιαφέρουν όλα αυτά;

Από τα αρχαία χρόνια, οι άνθρωποι προσπαθούσαν να μάθουν όλο και περισσότερα για τον κόσμο τους. Ο αρχικός σκοπός είναι η γνώση. Τον 19ο αιώνα, όταν ο Μάικλ Φάραντεϊ (Michael Faraday) ρωτήθηκε από ένα δύσπιστο μέλος της Βρετανικής κυβέρνησης για τη χρησιμότητα της εργασίας του στον ηλεκτρισμό, του απάντησε δείχνοντας μεγάλη προνοητικότητα: "Μια μέρα, κύριε," είπε, "μπορεί να την φορολογήσετε". Όπως ο Φάραντεϊ καθοδηγήθηκε από την επιθυμία της γνώσης, η αναζήτηση καθαρής γνώσης στο CERN οδηγεί στην ανάπτυξη της τεχνολογίας. Το CERN έδωσε στον κόσμο προοπτικές πολύ διαφορετικές μεταξύ τους, όπως οι ιατρικές απεικονίσεις. Αλλά οι επιστήμονες, στους οποίους χρωστάμε αυτές τις ανακαλύψεις, δεν ενδιαφέρονταν για την ιατρική ή τους υπολογιστές. Το κίνητρό τους ήταν, απλά, η ανακάλυψη. Το CERN παίζει, επίσης, σπουδαίο ρόλο στην ανώτερη τεχνική εκπαίδευση. Ενα ευρύ πεδίο από εκπαιδευτικά προγράμματα και υποτροφίες προσελκύει στο εργαστήριο πολλούς ταλαντούχους νέους επιστήμονες και μηχανικούς. 

Τί είναι τα πειράματα του CERN;

Τα πειράματα του CERN δεν μοιάζουν με άλλα στην ιστορία της επιστήμης. Εχουν σχεδιαστεί και εκτελούνται από εκατοντάδες επιστήμονες και το μέγεθός τους είναι, συχνά, μεγαλύτερο από ένα σπίτι. Είναι σε λειτουργία για αρκετούς μήνες, ή χρόνια, ενώ συχνά, χρειάζονται χρόνια για να ολοκληρωθούν.

Ποιοί δουλεύουν εκεί;

To CERN απασχολεί περίπου 3.000 ανθρώπους, οι οποίοι καλύπτουν μια μεγάλη ποικιλία επαγγελμάτων και δεξιοτήτων, όπως μηχανικούς, τεχνικούς, τεχνίτες, διοικητικούς, εργάτες ...

Οι θεωρητικοί δουλεύουν... Το προσωπικό του CERN σχεδιάζει και κατασκευάζει τα πολύπλοκα μηχανήματα, και εξασφαλίζει την ομαλή λειτουργία τους. Βοηθά στην προετοιμασία, επίτευξη, ανάλυση και ερμηνεία των πολύπλοκων επιστημονικών πειραμάτων και επιτελεί τα διάφορα καθήκοντα που απαιτούνται ώστε να καταστεί ένας τόσο ιδιαίτερος οργανισμός επιτυχής στο έργο του. Περίπου 6.500 επιστήμονες, σχεδόν οι μισοί φυσικοί σωματιδίων του κόσμου, έρχονται στο CERN για τις έρευνές τους. Εκπροσωπούν 500 Πανεπιστήμια και περισσότερα από 80 έθνη.

Πού βρίσκεται το CERN;

Τo CERN βρίσκεται στα σύνορα μεταξύ Γαλλίας και Ελβετίας, λίγο έξω από τη Γενεύη. Η θέση του συμβολίζει το διεθνές πνεύμα συνεργασίας, που είναι και ο λόγος της επιτυχίας του εργαστηρίου.

Τί κάνουν οι φυσικοί στο CERN;

Οι δυο βασικοί τομείς εργασίας είναι να κατασκευάζουν και να θέτουν σε λειτουργία τους:

Επιταχυντές: Πρόκειται για τεράστιες σε μέγεθος διατάξεις, σαν μεγάλοι σωλήνες, που επιταχύνουν σωματίδια σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός και μετά τα αφήνουν να συγκρουσθούν με άλλα σωματίδια.

Ο μεγαλύτερος επιταχυντής στο CERN ονομάζεται "LEP" (Large Electron Positron collider). Εχει περίμετρο 27km και είναι εγκατεστημένος σε μία σήραγγα 100, περίπου, μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους.

και τους:

Ανιχνευτές: Πρόκειται για μεγάλες διατάξεις που παρατηρούν ό,τι συμβαίνει στις συγκρούσεις.

Γιατί οι φυσικοί μελετούν τα σωματίδια;

Μα γιατί πολύ απλά ό,τι βλέπουμε αλλά και ό,τι δεν βλέπουμε αποτελείται από αυτά! Ακόμα κι εμείς οι ίδιοι!

Τα πάντα στο Σύμπαν αποτελούνται από σωματίδια. Σήμερα, γνωρίζουμε πως μόνο τέσσερα είδη δομικών λίθων χρειάζονται για τη δημιουργία της γνωστής ύλης. Πρόκειται για τα σωματίδια:

κουάρκ (άνω και κάτω)    ηλεκτρόνια    και τα    νετρίνα ηλεκτρονίου

Οι δυνάμεις συνενώνουν τα σωματίδια!

Η "συγκολλητική ουσία" είναι οι δυνάμεις. Αυτές διαδίδονται μέσω σωματιδίων διαφορετικών από εκείνα της ύλης. Είναι φορείς των δυνάμεων και μεταφέρουν πληροφορίες από το ένα σωματίδιο στο άλλο.

Οι δυνάμεις που συναντάμε στη Φύση είναι οι εξής : 

• η βαρυτική 
  
• η ισχυρή (Συνενώνει τα κουάρκ μεταξύ τους τα οποία σχηματίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια του ατομικού πυρήνα)
  
• η ηλεκτρομαγνητική (Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη συγκρατεί τα ηλεκτρόνια σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα και συνενώνει τα μόρια στη Χημεία και στη Βιοχημεία.)
  
• η ασθενής (Η ασθενής δύναμη κάνει τους αστέρες να λάμπουν και είναι η αιτία κάποιων μορφών φυσικής ραδιενέργειας.)
  

Μυστικά του CERN

• η αντι-ύλη παράγεται καθημερινά στο CERN (παράγονται περισσότερα από 10 εκατομμύρια σωματίδια το δευτερόλεπτο.)
  
• ο μεγαλύτερος μαγνήτης στον κόσμο βρίσκεται στο CERN και ζυγίζει περισσότερο από τον πύργο του Eiffel.
  
• το κενό των εργαστηριακών επιταχυντών είναι καλύτερο από αυτό μεταξύ της Γης και της Σελήνης.
  
• ο μεγαλύτερος επιταχυντής του CERN έχει περίμετρο 27 km. Τα σωματίδια που κινούνται με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
  
• οι ανιχνευτές του CERN έχουν μέγεθος όσο ένα τετραώροφο κτίριο.
  
• περισσότεροι από 1.800 φυσικοί εργάζονται στο μεγαλύτερο πείραμα που ετοιμάζεται για τον επόμενο επιταχυντή του CERN. 
  

Οι μαθητές αφού διάβασαν τις παραπάνω πληροφορίες ολοκλήρωσαν σε δύο διδακτικές ώρες τη δραστηριότητα με τίτλο: "Ο Άγιος Βασίλης στον επιταχυντή"

Στόχοι της δραστηριότητας

- Να γνωρίσουν το ερευνητικό εργαστήριο CERN. (Πότε και γιατί δημιουργήθηκε)

- Να γνωρίσουν τι είναι επιταχυντής και τι ο ανιχνευτής. 

- Να δημιουργήσουν και να ζωγραφίσουν μια παιδική ιστορία στο πλαίσιο προώθησης της φιλαναγνωσίας. 

Για να διαβάσετε την ιστορία που ζωγράφισαν οι μαθητές Πατήστε στον παρακάτω σύνδεσμο.