της ομάδα CERN1 του 1ου Γυμνασίου Αλεξάνδρεια
Η ομάδα CERN1 του 1ου Γυμνασίου Αλεξάνδρειας, κατά τη διάρκεια της σχολικής χρονιάς 2014 – 2015, προσέγγισε το CERN μέσα από διάφορες δραστηριότητες (επίσκεψη στην έκθεση του CERN, στη Δ.Ε.Θ., επίσκεψη στο Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής του τμήματος Φυσικής του Α.Π.Θ., τηλεδιάσκεψη με τους ερευνητές του πειράματος CMS στο CERN, κατασκευή ανιχνευτή μιονίων με απλά υλικά) και πολλές συναντήσεις.
Παρακάτω παρουσιάζουμε τις βασικότερες ερωτήσεις που απασχόλησαν τους μαθητές της ομάδας με την ευκαιρία της τηλεδιάσκεψης με τους ερευνητές του CERN. Στις ερωτήσεις 2 και 5 μας έδωσαν απαντήσεις οι ίδιοι οι επιστήμονες κατά τη διάρκεια της τηλεδιάσκεψης, ενώ για τις υπόλοιπες αναζητήσαμε απαντήσεις στο διαδίκτυο. Ελπίζουμε το υλικό αυτό να δώσει απαντήσεις και σε δικά σας ερωτήματα και να αποτελέσει έναυσμα για περαιτέρω αναζήτηση.
Ερ 1: Ποιοι χρηματοδότησαν το κόστος κατασκευής του CERN και πόσα χρόνια χρειάστηκαν, για να κατασκευαστεί;
Απ: Το CERN είναι ένας διεθνής οργανισμός, με σκοπό τη μελέτη της σωματιδιακής φυσικής. Δηλαδή θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ένα διεθνές εργαστήριο για τη μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων. 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 (ανάμεσα σε αυτά και η Ελλάδα), σήμερα, έχει αυξηθεί σε 21 κράτη μέλη.
Περισσότερες πληροφορίες:
http://home.web.cern.ch/about, και http://www.lam-lab.com/epistimonika-nea/cern/cern-istoria-skopos-video/
Ερ 2: Ποια προβλήματα έχουν αντιμετωπίσει οι μηχανικοί και οι επιστήμονες κατά τη διάρκεια κατασκευής του επιταχυντή;
Απ:«ΑντώνηςΑγαπητός (ερευνητής στο CERN): Χρειαζόμαστε πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία για να κάμψουμε τις δέσμες και να τις θέσουμε σε κυκλική τροχιά. Αυτό είναι ίσως και το βασικότερο «πρόβλημα» που αντιμετωπίζουμε στην επιτάχυνση των πρωτονίων. Για να φτιάξουμε αυτά τα ισχυρά μαγνητικά πεδία, χρειαζόμαστε εξαιρετικά μεγάλης έντασης ρεύματα. Για να το κάνουμε αυτό, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας. Κάθε κουβέντα από αυτές που λέω ουσιαστικά συνοδεύεται από ένα πακέτο πολλών προβλημάτων, για τη φυσική και για την τεχνολογία, κυρίως…»
Παρακολουθήστε ολόκληρη την απάντηση των επιστημόνων στη συγκεκριμένη ερώτηση:
Download Video
Ερ 3: Είναι επικίνδυνα τα ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία που χρησιμοποιούνται στον επιταχυντή LHC του CERN; Αν ναι, με ποιο τρόπο προστατεύονται οι εργαζόμενοι αλλά και οι πολίτες που βρίσκονται στην περιοχή;
Απ: Σε ερευνητικά εργαστήρια, όπως στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Φυσικής Σωματιδίων του CERN, η παρουσία της ακτινοβολίας στον χώρο εργασίας είναι κάτι καθημερινό. Γι” αυτό, λαμβάνονται αυστηρά μέτρα προκειμένου να αποφευχθεί η περιττή και να διατηρηθεί σε ένα ελάχιστο όριο η αναπόφευκτη, έκθεση στην ακτινοβολία. Για παράδειγμα, εάν κάποιος επιχειρήσει να εισέλθει ενώ ο επιταχυντής είναι σε λειτουργία, οι δέσμες σταματούν αυτόματα. Επίσης, όλοι οι ερευνητές που εργάζονται στα πειράματα του CERΝ, φορούν συνεχώς προσωπικά δοσίμετρα. Για τους πολίτες η ακτινοβολία που εκπέμπεται από τα πειράματα του CERN δεν είναι επικίνδυνη.
Περισσότερες πληροφορίες: http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/articles/radiation.html
Ερ 4: Ποια πειράματα περιλαμβάνει το εργαστήριο CERN;
Απ: Τα κυριότερα πειράματα που περιλαμβάνει το εργαστήριο CERN είναι το CMS και το ATLAS. Δύο μικρότερα αλλά επίσης σημαντικά πειράματα είναι το ALICE και το LHCb. Τέλος, στο CERN πραγματοποιούνται δεκάδες άλλα μικρότερα πειράματα.
Περισσότερες πληροφορίες: http://home.web.cern.ch/about/experiments
Ερ 5: Πώς είναι μια καθημερινή μέρα στο CERN;
Απ: «Χριστίνα Τσικέζα (ερευνήτρια στο CERN): Το πρωί στο γραφείο, προσπαθώντας να βοηθήσεις άλλους συνεργάτες να συνεχίσουν άλλο κομμάτι, διότι εδώ ο καθένας μας κάνει μια μικρή δουλειά, η οποία συμβάλλει στο να γίνει κάτι μεγαλύτερο. Ο ένας βοηθάει τον άλλον, διαφορετικά δεν μπορούν να επιτευχθούν οι στόχοι που έχουν θέσει οι επιστήμονες…»
Παρακολουθήστε ολόκληρη την απάντηση των επιστημόνων στη συγκεκριμένη ερώτηση:
Download Video
Ερ 6: Ποιος είναι ο λόγος που οι επιστήμονες εκσυγχρονίζουν τους παλιούς ανιχνευτές ή παρεμβαίνουν με κάποιο τρόπο στους καινούργιους;
Απ: Οι επιστήμονες εκσυγχρονίζουν τους ανιχνευτές κυρίως για να μπορούν να καταγράψουν, να παρατηρήσουν και να μετρήσουν γνωστά και άγνωστα στοιχειώδη σωματίδια, π.χ. ηλεκτρόνια, φωτόνια, μιόνια, μεσόνια, σωματίδιο Higgs, κ.ά.
Περισσότερες πληροφορίες: http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/software/MICROCOSM/DETECTORS/howseeprinciple.html
Ερ 7:Οι επιστήμονες κάνουν κάποιες έρευνες ώστε να προσθέσουν στον ανιχνευτή νέες ιδιότητες με τις οποίες να μελετά και να μετράει άλλα σωματίδια; Με ποιον τρόπο;
Απ: Με αυτά τα θέματα ασχολούνται οι επιστήμονες που δραστηριοποιούνται στον τομέα της Επιστήμης Υλικών και της Τεχνολογίας, γενικότερα. Για παράδειγμα, η νανοτεχνολογία, καθώς και τα υπεραγώγιμα υλικά, αποτελούν τα πλέον σύγχρονα πεδία έρευνας της Επιστήμης Υλικών.
Περισσότερες πληροφορίες: https://kjende.web.cern.ch/kjende/gr/atlas.htm
Ερ 8: Με ποια κριτήρια διαλέγει ο ανιχνευτής τις 100 πιο ενδιαφέρουσες συγκρούσεις πρωτονίων το δευτερόλεπτο; Τις υπόλοιπες συγκρούσεις τις διαγράφει τελείως από τη μνήμη του;
Απ: Οι επιστήμονες αναγνωρίζουν τις πιο ενδιαφέρουσες συγκρούσεις πρωτονίων από τον συνδυασμό των σωματιδίων (ηλεκτρόνια, φωτόνια, μιόνια, κ.ά.) που προκύπτουν αμέσως μετά από κάθε σύγκρουση. Το ενδιαφέρον όμως είναι πως μπορούν και ξεχωρίζουν τις 100 πιο ενδιαφέρουσες ανάμεσα σε περίπου 600 εκατομμύρια συγκρούσεις που πραγματοποιούνται κάθε δευτερόλεπτο. Αυτό το καταφέρνουν με ειδικά συστήματα που λέγονται «συστήματα σκανδαλισμού» (trigger systems). Πρόκειται για ειδικά ηλεκτρονικά συστήματα που κατορθώνουν να εκτελούν συγκεκριμένες επιλογές σε εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.
Περισσότερες πληροφορίες: http://www.sciencemuseum.org.uk/antenna/bigbang/huntforhiggs/ και http://home.web.cern.ch/cern-people/updates/2013/12/upgrading-atlas-trigger-system
Ερ 9: Με ποιον τρόπο εκκενώνονται οι ανιχνευτές, ώστε στο εσωτερικό τους να παραμένουν μόνο τα χρήσιμα σωματίδια για το κάθε πείραμα;
Απ: Η εσωτερική πίεση στον LHC είναι 10-13 atm , (υπερυψηλό κενό αέρος), για να αποφεύγονται οι συγκρούσεις των σωματιδίων με τα μόρια της ατμόσφαιρας. Το κενό αυτό δημιουργείται με ειδικό σύστημα (το μεγαλύτερο στον κόσμο) από αντλίες που απορροφούν την ύλη.
Περισσότερες πληροφορίες: http://home.web.cern.ch/about/engineering/vacuum-empty-interplanetary-space
Ερ 10: Για ποιο λόγο το ηλεκτρομαγνητικό θερμιδόμετρο περιέχει 75.648 κρυστάλλους μολύβδου-βολφραμίου;
Απ: Οι παραπάνω κρύσταλλοι του ηλεκτρομαγνητικού θερμιδόμετρου έχουν στόχο την ανίχνευση ηλεκτρονίων και φωτονίων που είναι εξαιρετικά χρήσιμη στην επιβεβαίωση της ύπαρξης του σωματιδίου Higgs.
Περισσότερες πληροφορίες: http://cms.web.cern.ch/news/electromagnetic-calorimeter
Η ομάδα CERN1:
Μαθητές: Χρήστος Κατρανίτσας, Μυρτώ Μερτζανίδου, Πόπη Μουσκεφτάρα, Αθανάσιος Μπάμπαλης, Δέσποινα Μπίτζιου, Γαλάτεια Παπαδοπούλου, Αθηνά Πετικοπούλου, Παναγιώτης Πετρίδης, Δήμητρα Πλακοτάρη, Παναγιώτης Ρίγγος, Ευαγγελία Ρότσικα, Οδυσσέας Σαποζνίκοφ, Αναστασία Στεφανίδου, Βασίλης Τόκας, Κώστας Τολιόπουλος και Ελένη Τουλίκα
Υπεύθυνος καθηγητής: Αναστάσιος Ζουπίδης
