Η δεύτερη ημέρα των ιδιωτικών εκπαιδευτικών στο CERN ολοκληρώθηκε με έναν καταιγισμό γνώσεων, εικόνων και επισκέψεων. Οι συνάδελφοι που συμμετέχουν στο πρόγραμμα CERN 2023 που οργάνωσε η ΟΙΕΛΕ και χρηματοδότησε το ΚΑΝΕΠ-ΓΣΕΕ με τη γενναιόδωρη ενίσχυση 14 ιδιωτικών σχολείων ξεκίνησαν το πρωί της Πέμπτης, 20 Απριλίου με την παρακολούθηση τεσσάρων (4) διαλέξεων και επισκέψεις στα πρωτοποριακά εργαστήρια του CERN.
Μεταξύ άλλων επισκέφτηκαν τον επιταχυντή LEIR, τον επιβαραδυντή αντιΰλης AD και τον ανιχνευτή CMS που είναι εγκατεστημένος 100 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στην Γαλλική περιοχή του Cessy.
O επιταχυντής LEIR
Ο Δακτύλιος Ιόντων Χαμηλής Ενέργειας (LEIR) λαμβάνει μεγάλους παλμούς ιόντων μολύβδου από τον Γραμμικό επιταχυντή 3 (Linac 3) και τους μετατρέπει σε κοντά, πυκνά “τσαμπιά” (bunches), κατάλληλα για έγχυση στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).
Το LEIR χωρίζει κάθε μεγάλο παλμό από το Linac 3 σε τέσσερις μικρότερες δέσμες, καθεμία από τις οποίες περιέχει 2,2×108 ιόντα μολύβδου. Χρειάζονται περίπου 2,5 δευτερόλεπτα για το LEIR για να επιταχύνει τα τσαμπιά, σε ομάδες των δύο, από 4,2 MeV σε 72 MeV. Τα ιόντα βρίσκονται στη συνέχεια σε μια κατάλληλη ενέργεια για να περάσουν στο σύγχροτρο πρωτονίων (PS) για αποθήκευση. Στη συνέχεια, τα ιόντα μολύβδου περνούν από επιταχυντή σε επιταχυντή κατά μήκος του συμπλέγματος CERN για να καταλήξουν στην υψηλότερη ενέργειά τους στον LHC.
Το LEIR προτάθηκε για πρώτη φορά το 1993 ως μετατροπή μιας υπάρχουσας τότε μηχανής, του Δακτυλίου Αντιπρωτονίου Χαμηλής Ενέργειας (LEAR). Το παλαιότερο μηχάνημα σχεδιάστηκε για να επιβραδύνει τα αντιπρωτόνια. Ολοκληρώθηκε το 1996. Η επιβράδυνση και η αποθήκευση αντιύλης παρέχεται πλέον από τον Επιβραδυντή Αντιπρωτονίων και τα πειράματα ALPHA, AEGIS και ASACUSA.
Οι εργασίες για την αναβάθμιση του LEIR ξεκίνησαν το 2003. Tον Νοέμβριο του 201, ο Δακτύλιος Ιόντων Χαμηλής Ενέργειας πραγματοποίησε για πρώτη φορά τον πρωταρχικό του ρόλο, παρέχοντας ιόντα μολύβδου για τις πρώτες συγκρούσεις ιόντων στον LHC.
Ο επιβραδυντής αντιΰλης AD
O επιβραδυντής Antiproton Decelerator (AD) είναι ένα μοναδικό μηχάνημα που παράγει αντιπρωτόνια χαμηλής ενέργειας για μελέτες αντιύλης και «δημιουργεί» αντιάτομα.
Μια δέσμη πρωτονίων που προέρχεται από το PS (Proton Synchrotron) εκτοξεύεται σε ένα μεταλλικό μπλοκ. Αυτές οι συγκρούσεις δημιουργούν ένα πλήθος δευτερογενών σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένων πολλών αντιπρωτονίων. Αυτά τα αντιπρωτόνια έχουν υπερβολική ενέργεια για να είναι χρήσιμα για την παραγωγή αντιατόμων. Έχουν επίσης διαφορετικές ενέργειες και κινούνται τυχαία προς όλες τις κατευθύνσεις. Η δουλειά του AD είναι να δαμάσει αυτά τα ατίθασα σωματίδια και να τα μετατρέψει σε μια χρήσιμη δέσμη χαμηλής ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αντιύλης.
Ο AD είναι ουσιαστικά ένας δακτύλιος που αποτελείται από μαγνήτες κάμψης και εστίασης που κρατούν τα αντιπρωτόνια στην ίδια τροχιά, ενώ τα ισχυρά ηλεκτρικά πεδία τα επιβραδύνουν. Η εξάπλωση της ενέργειας των αντιπρωτονίων και η απόκλισή τους από την τροχιά τους μειώνεται με μια τεχνική γνωστή ως «ψύξη». Τα αντιπρωτόνια υπόκεινται σε αρκετούς κύκλους ψύξης και επιβράδυνσης μέχρι να επιβραδυνθούν στο ένα δέκατο περίπου της ταχύτητας του φωτός.
Ένας νεότερος δακτύλιος επιβράδυνσης, το ELENA (Εξαιρετικά Χαμηλής Ενέργειας Αντιπρωτόνιο), συνδέεται τώρα με το AD. Αυτό το σύγχροτρο, με περιφέρεια 30 μέτρων, επιβραδύνει ακόμη περισσότερο τα αντιπρωτόνια, μειώνοντας την ενέργειά τους κατά 50, από 5,3 MeV σε μόλις 0,1 MeV. Ένα σύστημα ψύξης ηλεκτρονίων αυξάνει επίσης την πυκνότητα της δέσμης. Με το ELENA, ο αριθμός των αντιπρωτονίων που μπορούν να παγιδευτούν αυξάνεται κατά 10 έως 100, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα των πειραμάτων και ανοίγοντας το δρόμο για νέα πειράματα.
Εγκατεστημένος το 2000, ο AD έγινε παγκόσμιο πρωτοσέλιδο το 2002, όταν παρήχθησαν για πρώτη φορά μεγάλοι αριθμοί ατόμων αντιυδρογόνου. Έγιναν αρχικές προσπάθειες αποθήκευσης αντιατόμων για αρκετό χρόνο ώστε να είναι δυνατή η μέτρηση των χαρακτηριστικών τους. Το 2011, ένα πείραμα ανακοίνωσε ότι είχε παραγάγει και παγιδεύσει άτομα αντιυδρογόνου για δεκαέξι λεπτά, διάστημα που ήταν αρκετό για να μπορέσει να μελετήσει τις ιδιότητές τους λεπτομερώς. Το επόμενο έτος δημοσιεύτηκε η πρώτη μέτρηση του φάσματος αντιυδρογόνου. Από το 2010, τα πειράματα στον AD έχουν προκαλέσει τη δημοσίευση πολυάριθμων μετρήσεων των χαρακτηριστικών της αντιύλης, συγκρίνοντάς τες με εκείνες της ύλης.
Ο ανιχνευτής CMS
Διαβάστε εδώ μια εξαιρετική παρουσίαση του ανιχνευτή CMS.
Ακολουθούν απόψεις μερικών εκπαιδευτικών από αυτούς που συμμετέχουν στο πρόγραμμα:
“Καταπληκτική εμπειρία. Άψογη η οργάνωση. Ενημερώθηκαμε με παρουσιάσεις τμηματικά για κάθε μέρος της πειραματικής διαδικασίας στο CERN. Ξεναγήθηκαμε στις εγκαταστάσεις στο CERN που δεν είναι και κάτι που μπορείς nα κάνεις κάθε μέρα.”
“Όλα πολύ εντυπωσιακά! Μοναδική εμπειρία και για όσους δεν γνωρίζουν φυσική! Εξαιρετική εμπειρία και άριστη οργάνωση!”
“Παρακολουθήσαμε πολύ κατατοπιστικές εισηγήσεις και -το σημαντικότερο- επισκεφθήκαμε χώρους διεξαγωγής πειραμάτων και είδαμε από κοντά τον τρόπο λειτουργίας επιταχυντών και ανιχνευτών. Άψογη η προσέγγιση ακόμα και για όσους δεν έχουν άμεση σχέση με τη φυσική.”
“Δεν είναι μόνο που είδαμε από κοντά τις εγκαταστάσεις ενός μοναδικού ερευνητικού κέντρου, αλλά συνειδητοποιήσαμε και πόσα άλλα σημαίνει και προσφέρει το CERN! Από την άλλη, γνωρίσαμε εξαιρετικούς Έλληνες επιστήμονες, παθιασμένους με την δουλειά τους που μεταδίδουν τον ενθουσιασμό τους και ήταν μεγάλη τιμή για μας ο χρόνος που μας αφιέρωσαν! Η γνωριμία με αξιόλογους συναδέλφους ήταν το bonus! Κύριε Γεωργουδή, σας ευχαριστούμε ολόψυχα και εσάς και τη ΟΙΕΛΕ! Εγώ, προσωπικά, ευχαριστώ και το Σχολείο μου, γιατί χρηματοδότησε το όνειρο του CERN 2023!”
