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

Δημοσιογραφική ομάδα: Αβραάμ Αναστασία, Γιοβανοπούλου Πηνελόπη, Δαμιανίδου Σοφία, Καραγκιοζοπούλου Παναγιώτα 

Το περιοδικό μας και σε αυτό το τεύχος παραθέτει ακόμα μια συνέντευξη στους αναγνώστες του. Πρόκειται για τη συνέντευξη που παραχώρησε στη δημοσιογραφική ομάδα του σχολείου μας ο Δήμος Σαμψωνίδης, επίκουρος καθηγητής στο τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.

Η συνέντευξη αυτή πραγματοποιήθηκε στις 5 Φεβρουαρίου 2015, με την ευκαιρία της επίσκεψης της ομάδας CERN του Γυμνασίου μας στο εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής του τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ, στην οποία συμμετείχε και η δημοσιογραφική ομάδα του περιοδικού

Δ.Ο: Πείτε μας λίγα λόγια για τον εαυτό σας, τις σπουδές σας, τα ερευνητικά και άλλα ενδιαφέροντά σας.

Ονομάζομαι Σαμψωνίδης Δήμος και είμαι επίκουρος καθηγητής στο τμήμα Φυσικής. Καταρχάς, γεννήθηκα και μεγάλωσα στη Θεσσαλονίκη, σπούδασα στα Γιάννενα στο τμήμα φυσικής και στη συνέχεια έκανα μεταπτυχιακές σπουδές στη Θεσσαλονίκη, στο ίδιο τμήμα. Αργότερα έκανα διδακτορικό στο τομέα των στοιχειωδών σωματιδίων, σε αντιδράσεις βαρέων ιόντων μέσω πειραμάτων που πραγματοποίησα στο εργαστήριο της Ντούμπνα, στη Ρωσία. Ύστερα, το 1996, δημιουργήθηκε μια ομάδα στη Θεσσαλονίκη, με σκοπό τη συμμετοχή στο πείραμα «ΑΤΛΑΣ»  και αποφάσισα να εμπλακώ και εγώ.

 Δ.Ο: Τι είναι το CERN; Ποιοι επιστήμονες συμμετέχουν εκεί και τί ακριβώς κάνουν;

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. Δημιουργήθηκε πριν 60 χρόνια, με αρχικό στόχο τη μελέτη της πυρηνικής φυσικής, καθώς τότε πρώτον η έννοια των στοιχειωδών σωματιδίων δεν υπήρχε και δεύτερον οι πυρήνες  θεωρούνταν το πιο μικρό “πράγμα”. Aπό τότε εξελίχθηκε και τώρα πια λέγεται «Εργαστήριο στοιχειωδών σωματιδίων». Το μεγάλο πλεονέκτημα που έχει αυτό το εργαστήριο είναι ότι διαθέτει τον επιταχυντή, ο οποίος είναι ο μεγαλύτερος στον κόσμο και επιταχύνει πρωτόνια στις μεγαλύτερες ενέργειες που έχουμε στη διάθεση μας και είχαμε ποτέ. Στο CERN συμμετέχουν ινστιτούτα, πανεπιστήμια δηλαδή από τις χώρες οι οποίες είναι μέλη του CERN, όπως είναι για παράδειγμα η Ελλάδα, που είναι και ιδρυτικό μέλος, άλλες χώρες της Ευρώπης, η Ρωσία, η Κίνα κι άλλες ασιατικές, όπως η Ινδία, η Ιαπωνία, καθώς επίσης και η Αμερική. Γενικά, αν και είναι ευρωπαϊκό εργαστήριο, επειδή ακριβώς αποτελεί κέντρο της φυσικής επιστήμης, συμμετέχουν όλα τα εργαστήρια που ενδιαφέρονται γι” αυτόν τον τομέα.

Δ.Ο: Τί σας παρακίνησε να ασχοληθείτε με αυτό;

Με παρακίνησε πολύ η προχωρημένη τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε αυτόν τον τομέα της φυσικής. Και βέβαια, όταν πήγα στo CERN και είδα πώς δουλεύουνε σε τέτοιου είδους πειράματα, τα οποία αποτελούν διεθνείς συνεργασίες και ότι δουλεύουν με συναδέλφους από όλον τον κόσμο, κατάλαβα πως είναι κάτι πολύ ωραίο.

Δ.Ο: Τα ελληνικά πανεπιστήμια, όπως το Α.Π.Θ, πώς συμμετέχουν στην έρευνα του CERN;

Συμμετέχουν μέσω των ερευνητικών ομάδων που διαθέτουν και συγχρόνως μέσω των συμφωνιών που έχει συνάψει η Ελλάδα με το CERN, όπως θέματα χρηματοδότησης κ.α.

Δ.Ο: Το επάγγελμά σας κατά πόσο σχετίζεται με το CERN;

Το επάγγελμα μου σαν καθηγητής πανεπιστημίου σχετίζεται με δύο θέματα. Το ένα είναι η διδασκαλία και το άλλο είναι η έρευνα. Επομένως το κομμάτι που έχει να κάνει με την έρευνα είναι απόλυτα συνυφασμένο με την έρευνα που πραγματοποιείται στο CERN.

Δ.Ο: Ποιες είναι οι δυσκολίες που αντιμετώπιζαν και  αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες και οι μηχανικοί   κατά την κατασκευή και λειτουργία του CERN;

Η πρόκληση είναι ότι μπαίνανε καινούργιοι μαγνήτες, πρώτη φορά κατασκευασμένοι με τόσο μεγάλο μαγνητικό πεδίο, γιατί θα είχαν να διαχειριστούν τόσο μεγάλες ενέργειες και γενικά ό,τι έχει εγκατασταθεί είναι από πρωτοποριακές τεχνολογίες που δεν είχαν χρησιμοποιηθεί μέχρι τότε, επομένως υπήρχε μεγάλο ρίσκο. Ως προς τους ανιχνευτές που εμπλακήκαμε, επίσης αποτελούσαν πολύ μεγάλη πρόκληση, διότι έπρεπε να κατασκευάσουμε και να πετύχουμε με μεγάλη ακρίβεια στην κατασκευή μας.

Δ.Ο: Ποιο είναι το κόστος αυτού του εγχειρήματος και σε τί μπορεί να ωφελήσει την ανθρωπότητα;

 Το κόστος είναι αρκετά μεγάλο. Πρόκειται για αρκετά εκατομμύρια ευρώ. Το όφελος για την κοινωνία από όλου αυτού του είδους τα πειράματα είναι η εξέλιξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, γιατί τα προβλήματα που έχουν να αντιμετωπίσουν είναι πρωτόγνωρα, επειδή  πάντα προσπαθούν να φτάσουν στα άκρα (μεγαλύτερη ενεργεία, μεγαλύτερες ροές). Επομένως πρέπει να λυθούν προβλήματα που δεν έχουν αντιμετωπιστεί και να βρίσκουν εφαρμογή στη κοινωνία και αλλού.