Europejska Organizacja Badań Jądrowych

CERN pionowo = Artykuł ilustrujący organizację Kraje członkowskie organizacji. Obraz w Infoboksie. Historia
Fundacja 29 września 1954
Rama
Akronim CERN
Rodzaj Organizacja międzynarodowa , instytut badawczy
Obszary biznesowe Cząstek fizyka , fizyka wysokich energii
Siedzenie Prévessin-Moëns (01280, Ain ), Meyrin
Kraj  Szwajcaria Francja
 
Informacje kontaktowe 46°14′04″N, 6°02′57″E
Języki angielski , francuski
Organizacja
Członkowie 23 kraje
Efektywny 2635 (2020)
Badacze 17 500 ( 2017 )
Prezydent Ursula Bassler ( w ) (od2019)
Kierunek Fabiola Gianotti (od2016)
Przynależność ORCID ( d ) , Digital Preservation Coalition ( en ) , Fondation Linux , World Wide Web Consortium , Global Open Science Hardware ( d )
Budżet 1 230 200 000 franków szwajcarskich (2018)
Nagrody Złoty Medal
Nagroda Księżnej Asturii im. Nielsa Bohra za badania naukowe i techniczne (2013)
Stronie internetowej (pl)  home.cern
Portal danych opendata.web.cern.ch

Europejskie Laboratorium jądrowego , znanego również jako europejskiego Laboratorium fizyki cząstek i powszechnie określane przez skrót CERN lub CERN (od nazwy Rady Europejskiej badań jądrowych , tymczasowy organ ustanowiony w 1952 roku), jest co do wielkości cząstek centrum fizyki świata.

Znajduje się kilka kilometrów od Genewy w Szwajcarii , na granicy francusko-szwajcarskiej, w gminach Meyrin , Prévessin-Moëns i Saint-Genis-Pouilly . Pierścienie akceleratorów rozciągają się w szczególności we francuskich gminach Saint-Genis-Pouilly i Ferney-Voltaire ( departament Ain ).

Historia

kreacja

W następstwie II wojny światowej europejskie badania fizyki prawie nie istnieją, podczas gdy kilka lat wcześniej były u szczytu świetności. W tych warunkach francuski Louis de Broglie , nagroda Nobla w dziedzinie fizyki w 1929 roku, podczas europejskiej konferencji kulturowej, która odbyła się w Lozannie w 1949 roku , przedstawił pomysł stworzenia europejskiego laboratorium naukowego.

W 1952 roku , przy wsparciu UNESCO , które zachęcało do tworzenia regionalnych laboratoriów naukowych, jedenaście rządów europejskich postanowiło utworzyć Europejską Radę Badań Jądrowych (CERN). To właśnie podczas spotkania w Amsterdamie wybrano miejsce, w którym będą zlokalizowane obiekty CERN: będzie to Szwajcaria, w gminie Meyrin , położonej przy granicy francusko-szwajcarskiej, niedaleko Genewy .

Ewolucja strony

Pierwsze prace przy budowie laboratorium i jego akceleratora rozpoczną się w miesiącumaj 1954. 29 września 1954, Konwencja CERN jest ratyfikowana przez 12 państw europejskich i CERN zostaje oficjalnie utworzony; obecnie nosi nazwę Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych.

W 1957 r. oddano do użytku pierwszy akcelerator, synchro-cyklotron protonowy (SC) . Pierwszy duży akcelerator w CERN-ie , synchrotron protonowy (PS), zostaje zainaugurowany w dniu5 lutego 1960duńskiego fizyka Nielsa Bohra .

W 1965 r. rząd francuski przyznał CERN prawo do rozszerzenia swojej domeny na ziemi francuskiej. W tym samym roku zatwierdzono budowę przecinających się pierścieni akumulacyjnych (ISR), ich wprowadzenie do eksploatacji zaplanowano na 1971 rok . W 1967 r. zawarto umowę z Francją i Niemcami na budowę komory pęcherzykowej wodoru. Drugie laboratorium zostało zbudowane w 1971 roku, aby pomieścić supersynchrotron protonowy (SPS) o obwodzie 7 kilometrów. W 1976 roku oba laboratoria zostaną ponownie połączone.

W 1981 roku podjęto decyzję o budowie zderzacza Large Electron Positron ( po francusku LEP lub Large electron-positron collider ) w tunelu o obwodzie 27 kilometrów. Był to wówczas największy akcelerator cząstek na świecie i najpotężniejszy zderzacz leptonów . Został zainaugurowany w dniu13 listopada 1989. Dopiero przy LHC lub Large Hadron Collider , że10 września 2008 i kto ponownie używa swojego tunelu, że jest zdetronizowany.

Zastąpienie LEP przez LHC

W 1994 roku zatwierdzono budowę Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC lub po francusku Wielki Zderzacz Hadronów ). Zainteresowana, Japonia stała się państwem obserwatorem po swoich wkładach finansowych do LHC w 1995 roku , a następnie Stany Zjednoczone w 1997 roku .

W maj 2001, rozpoczyna się demontaż LEP w celu pozostawienia wolnego tunelu dla LHC . 10 września 2008, do służby wchodzi Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Jest to największy na świecie zbudowany do tej pory akcelerator cząstek . 19 września 2008, incydent powoduje wyciek helu, który wymaga naprawy i wyłączenia akceleratora. 20 listopada 2009, naprawa LHC została zakończona i testy są stopniowo wznawiane. Pierwsze zderzenia cząstek przy 7  T eV miały miejsce około godziny 13:00 w dniu30 marca 2010, który jest wtedy pod względem energetycznym najważniejszym sztucznym zderzeniem cząstek. Dlatego planuje się eksploatację LHC przez prawie nieprzerwany okres od 18 do 24 miesięcy, aby ponownie odkryć cząstki modelu standardowego i zweryfikować różne detektory tworzące LHC. Na koniec planowane są zderzenia o energii 14  TeV , które powinny umożliwić odkrycie nieznanych dotąd cząstek, unieważniając lub potwierdzając kilka konkurencyjnych teorii fizycznych.

3 czerwca 2015, po pierwszym cyklu operacyjnym (2009-2013) i 2 latach naprawy, maszyny LHC są ponownie uruchamiane na okres 3 lat bez przerwy (24 godziny na dobę).

Koniec kwiecień 2016, kuna domowa, która weszła do tuneli LHC, spowodowała „poważne zakłócenia elektryczne w piątek o 5:30”. Kuna uszkodziła transformator, powodując awarię systemu na kilka dni.

Program renowacji 2015-2025

W 2015 r. CERN uruchomił program remontu swojej infrastruktury, mając na celu zwiększenie zdolności produkcyjnej z 1,2 mln bozonów Higgsa rocznie do 15 mln. Na 27-kilometrowym ringu 1,2 km zostanie wyposażone w nowe technologie i budowane są nowe magnesy nadprzewodzące.

W maj 2017, CERN inauguruje Linac-4 , 90-metrowy liniowy akcelerator cząstek umieszczony 12 metrów pod ziemią. Jego połączenie ze strukturą LHC zostanie zrealizowane w latach 2019-2020.

Odkrycia

W 1983 roku teoria elektrosłaba została prawie całkowicie potwierdzona, siły słabe i elektromagnetyczne są prawie zunifikowane. Również w tym roku, 13 września , rozpoczyna się pierwsza praca LEP-u. W 1984 roku Carlo Rubbia i Simon van der Meer otrzymali w październiku Nagrodę Nobla z fizyki za odkrycie siły elektrosłabej . Po inauguracji LEP w 1989 roku potwierdziły się przewidywania teorii o oddziaływaniu elektrosłabym , w szczególności istnienie naładowanych cząstek ( bozonów W ), których masa jest około 80 razy większa od masy protonu, a także cząstki obojętnej ( boson z ), którego masa wynosi około 91 razy większą od protonu.

W latach 1989 i 1990 , Tim Berners-Lee , dołączył Robert Cailliau , zaprojektowany i stworzony do hipertekstu o układ , w World Wide Web .

W 1992 roku Georges Charpak otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za prace wykonane w CERN w 1968 (rozwój wielodrutowej komory proporcjonalnej ).

18 listopada 2010Naukowcy ogłaszają, że po raz pierwszy udało im się uwięzić atomy antywodoru w polu magnetycznym.

4 lipca 2012 r., zostaje zidentyfikowana nowa cząstka, której właściwości wydają się zgodne z opisanymi w teorii właściwościami bozonu Higgsa . Dodatkowe wyniki tego eksperymentu przetworzone w 2013 roku pozwoliły potwierdzić, że ta nowa cząstka elementarna jest bozonem Higgsa, którego właściwości są jak dotąd zgodne z opisanymi przez Model Standardowy . Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki została przyznana w 2013 roku fizykom teoretycznym François Englertowi i Peterowi Higgsowi za ich teoretyczne prace nad tą cząstką, przewidujące jej istnienie od lat 60. XX wieku.

Budynków

W CERN nie działa pojedynczy akcelerator cząstek do badania struktury materii, ale cały łańcuch innych maszyn (czasami nazywanych wtryskiwaczami). Cząsteczki przechodzące przez nie sukcesywnie są stopniowo przyspieszane, dając tym samym cząsteczkom coraz więcej energii. Kompleks ten obejmuje obecnie kilka akceleratorów liniowych i kołowych.

Budynki składające się na kompleks naukowy są ponumerowane bez widocznej logiki. Na przykład budynek 73 jest wciśnięty między budynki 238 i 119. Mnogość języków i narodowości (ponad 80) w CERN częściowo zainspirowała Cédrika Klapischa do stworzenia filmu L'Auberge Espagnol .

Łańcuch akceleratorów cząstek wokół LHC

Najpotężniejszą instalacją w CERN-ie jest Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), który został oddany do użytku10 września 2008 (wstępnie planowane w listopad 2007). LHC znajduje się na samym końcu łańcucha akceleratorów. W przypadku przyspieszenia protonów podążają one następującą ścieżką:

  1. Wszystko zaczyna się od źródła protonów zwanego „duoplazmatronem”. To urządzenie wielkości puszki wykorzystuje wodór do produkcji protonów o energii początkowej 100  k eV (jądro zwykłego wodoru składa się z jednego protonu). Ten gaz pochodzący z butelki jest wstrzykiwany z kontrolowaną szybkością do komory źródłowej, gdzie ulega jonizacji, aby wydobyć pojedynczy elektron z każdego atomu. Powstałe protony są następnie wyrzucane przez pole elektryczne do następnego kroku.
  2. Liniowy akcelerator protonów Linac-2, który został oddany do użytku w 1978 roku . Stanowiąc (wraz ze źródłem protonów) pierwsze ogniwo w łańcuchu, jest to najczęściej używana instalacja w CERN; jego wskaźnik dostępności wynosi od 98 do 99%, a jego wyłączenie zaplanowano na około 2017 r., kiedy zostanie zastąpiony przez Linac-4 . Linac-2 przyspiesza protony jednej trzeciej prędkość światła , co jest odzwierciedlone przez energię 50  MeV na cząstki.
  3. Po opuszczeniu Linac-2 protony są wstrzykiwane do PS-Booster . Jest to mały synchrotron o obwodzie 157  m, który dostarcza energię do 1,4  GeV na proton, co odpowiada 91,6% prędkości światła. Protony są następnie wstrzykiwane do PS.
  4. Synchrotron PS lub Proton Synchrotron o obwodzie 628 metrów, wyposażony w 277  elektromagnesów, w tym 100 dipoli, które służą do zaginania wiązki cząstek. Jest to jeden z najstarszych elementów wyposażenia CERN-u, gdyż został oddany do użytku wListopad 1959, ale od tego czasu przeszedł wiele modyfikacji. Ta maszyna jest obecnie używana do przyspieszania protonów, ale także jonów . W swojej karierze działał także jako akcelerator antyprotonów , elektronów i pozytonów (antyelektronów). Zwiększa energię protonów do 25  GeV , przyspieszając je do 99,9% prędkości światła. Od tego etapu wzrost prędkości nie jest już znaczący, ponieważ zbliżamy się do prędkości światła, która zgodnie z teorią względności stanowi granicę nie do pokonania. Wzrost energii cząstek wynika obecnie głównie ze wzrostu ich masy .
  5. Super Synchrotron protonowy (SPS) o obwodzie 7  km , wyposażonej 1317 elektryczne, w tym 744 dipoli. Napędza protony do 450  GeV . Został oddany do użytku w 1976 roku jako prosty akcelerator, przekształcony Collider w proton-antyproton w 1983 roku, zanim stał się nowym łańcuchem wtryskiwaczy od 1989 do LEP , a następnie do jego zastąpienia, LHC . Podobnie jak PS, SPS w trakcie swojej kariery przyspieszał różne cząstki (protony, antyprotony, mniej lub bardziej masywne jony, elektrony, pozytony). Od początku istnienia LHC , SPS operował tylko protonami lub jonami .
  6. I wreszcie LHC lub Wielki Zderzacz Hadronów (ang. Large Hadron Collider , po francusku), o obwodzie 26,659  km , wykorzystujący nadprzewodniki , w którym protony mogą osiągnąć 7  TeV ( tj. poziom energii na cząstkę 70 milionów razy większy niż wytwarzany przez źródło duoplazmatron).

W ramach eksperymentu ALICE LHC przyspiesza również jony ołowiu , a w przypadku tych ostatnich ścieżka jest nieco inna: wytwarzane przez „źródło ECR” z odparowanego, a następnie zjonizowanego ołowiu, jony ołowiu przechodzą pierwsze przyspieszenie. akceleratorem liniowym, a następnie przechodzą przez pierścień jonowy LEIR (Low Energy Ion Ring). Dopiero wtedy jony podążają tą samą ścieżką co protony, poprzez PS, SPS i LHC (źródło ECR, Linac-3 i LEIR zastępują zatem odpowiednio duoplasmatron, Linac-2 i „ Wzmacniacz"). Gdy przyspieszenie, jony te są pozbawione elektronów w kilku etapach, aż pozostaje tylko „nagich” jąder atomowych można osiągnąć energię 574  TeV każdego (to 2, 76  TeV za nukleon ).

Każda placówka CERN posiada jedną lub więcej hal doświadczalnych, dostępnych do eksperymentów. W ten sposób przyspieszone protony z Boostera, PS i SPS mogą być kierowane albo do następnego akceleratora w łańcuchu, albo do obszarów eksperymentalnych, najczęściej ze stałym celem (zderzenie wiązek z celem w celu wytwarzają nowe cząstki).

Inne instalacje i eksperymenty w CERN

Chociaż LHC jest obecnie największym i najbardziej nagłośnionym obiektem, inny sprzęt i prace badawcze są obecne w CERN.

AD, decelerator antyprotonów

Spowalniacz antyprotonu  (w), jest to urządzenie do wytwarzania antyprotonów niskiej energii. Rzeczywiście, podczas ich tworzenia (przez uderzenie protonów pochodzących z PS na metalowy cel) antyprotony mają zwykle zbyt dużą prędkość, aby można je było wykorzystać w pewnych eksperymentach, a ponadto ich trajektorie i ich energie są różne. Decelerator antyprotonów został zbudowany w celu odzyskiwania, kontrolowania i ostatecznie spowalniania tych cząstek do około 10% prędkości światła . W tym celu wykorzystuje elektromagnesy i silne pola elektryczne. Po „oswojeniu” te antyprotony można wykorzystać w innych eksperymentach:

  • ACE ( Antiproton Cell Experiment ): eksperyment badający skuteczność antyprotonów w walce z rakiem poprzez wstrzyknięcie wiązki tych cząsteczek do żywych komórek in vitro . Energia uwolniona przez anihilację pomiędzy wstrzykniętymi antyprotonami a protonami jąder atomowych zniszczy następnie komórki. Celem jest umożliwienie niszczenia guzów nowotworowych poprzez wprowadzanie do nich antyprotonów, co byłoby bardziej korzystne niż inne terapie wiązką cząstek, ponieważ jest mniej szkodliwe dla zdrowych tkanek. Pierwsze wyniki są obiecujące, ale zastosowania medyczne nie są spodziewane przez około dziesięć lat.
  • ALPHA i ATRAP  : celem tych eksperymentów jest zbadanie różnic we właściwościach materii i antymaterii . W tym celu tworzone są atomy antywodoru (złożone z antyprotonu i pozytonu ), a ich właściwości są następnie porównywane z właściwościami zwykłych atomów wodoru.
  • ASACUSA  : Ten eksperyment ma ten sam cel, co dwa poprzednie, ale z inną metodą. Zamiast używać atomów antywodorowych, fizycy z ASACUSA wyprodukują znacznie bardziej egzotyczne konfiguracje, takie jak hel antyprotonowy , czyli atomy helu , w których jeden z elektronów został zastąpiony przez antyproton! (przypomnienie: antyproton ma ujemny ładunek elektryczny, podobnie jak elektron ). Zaletą tych konfiguracji jest to, że są łatwiejsze w produkcji i mają dłuższą żywotność niż antywodór.
  • AEgIS  : eksperyment, którego głównym celem jest sprawdzenie, czy wpływ grawitacji na antymaterię jest identyczny (lub nie) z działaniem materii. Rozważa się kilka hipotez, w tym możliwość, że w przypadku antymaterii efekt grawitacji jest odwrócony.
ODLEW

C ERN DZIAŁANIA S Olar T teleskopu (teleskop aksjonów słoneczne CERN). Przyrząd do wykrywania hipotetycznychaksjonówzesłońca.

Aksiony to cząstki, co do których podejrzewamy, że są częścią ciemnej materii , a które wyjaśniałyby również pochodzenie niewielkich różnic obserwowanych między materią a antymaterią, stąd zainteresowanie badaniem ich istnienia. Zasada działania CAST polega na umieszczeniu silnego pola magnetycznego na drodze tych cząstek, w prawidłowo zorientowanych lampach próżniowych, co powinno skutkować przekształceniem ich w promieniowanie rentgenowskie, gdy przez nie przejdą. To właśnie promieniowanie rentgenowskie, łatwiej wykrywalne niż same aksiony, ma być rejestrowane. Jeśli aksiony istnieją, to najprawdopodobniej znajdują się w centrum naszej gwiazdy, to z tego powodu CAST jest teleskopem skierowanym w kierunku Słońca dzięki mobilnej platformie.

Należy zauważyć, że w tym doświadczeniu używa ponownie pewna liczba już istniejących elementów: prototyp magnes nadprzewodzący dipola, którego użyto do konstrukcji LHC kriogeniczny zespół chłodzący, który został użyty do DELPHI eksperymentu z akceleratora duże elektronów pozytronowej (LEP ) oraz rentgenowski system ogniskowania z programu kosmicznego . Łącząc techniki astronomii i fizyki cząstek elementarnych, CAST jest również jedynym eksperymentem, w którym nie wykorzystuje się wiązki wytwarzanej przez akceleratory, ale mimo to korzysta z umiejętności nabytych przez CERN.

CHMURA

Ç osmics L eaving lub tdoor D roplets (promieni kosmicznych wytwarzania kropelek zewnętrzne)

CLOUD  (in) ma na celu qu'exerceraient zbadanie możliwego wpływu promieniowania kosmicznego na formowanie się chmur . Rzeczywiście, te naładowane cząstki pochodzące z kosmosu byłyby w stanie wytworzyć nowe aerozole wpływające na grubość pokrywy chmur. Pomiary satelitarne pozwalają podejrzewać korelację między grubością chmur a natężeniem promieni kosmicznych. Kilkuprocentowe wahania zachmurzenia mogą mieć jednak wyraźny wpływ na klimat i równowagę termiczną naszej planety.

CLOUD, wciąż w fazie przygotowawczej z prototypowym detektorem, będzie składać się z komory mgłowej i „komory reakcyjnej”, w której można odtworzyć warunki ciśnieniowe i temperaturowe dowolnego obszaru atmosfery i która zostanie poddana strumieniowi cząstek produkowane przez PS symulujące promienie kosmiczne. Wiele urządzeń będzie monitorować i analizować zawartość tych komór. To pierwszy przypadek użycia akceleratora cząstek do badania atmosfery i klimatu. Ten eksperyment może „dramatycznie zmienić nasze rozumienie chmur i klimatu”.

KOMPAS

CO mmon M uon i P Roton pparatus do S TRUKTURA i S pectroscopy

Ten wszechstronny eksperyment polega na badaniu struktury hadronów (których częścią są proton i neutron , składników materii, z której jesteśmy zbudowani), a więc związków między gluonami a składającymi się na nie kwarkami . W tym celu wykorzystuje protony przyspieszane przez SPS . Poszczególne cele to m.in.:

  • badać pochodzenie z nukleonów korkociągu , w szczególności rola odgrywana przez gluony. W tym celu tworzone są miony (niestabilne cząstki, porównywalne do elektronu, ale bardziej masywne), które są rzutowane na „spolaryzowany cel”;
  • wykrywanie kulek klejowych , hipotetycznych cząstek składających się tylko z gluonów;
  • ustalenie hierarchii różnych typów hadronów poprzez stworzenie, a następnie użycie wiązki pionu .
CTF3

C LIC T jest F acility 3 . Stanowisko testowe, na którym CERN przygotowuje się już po LHC, w ramach projektu Compact Linear Collider (CLIC).

Celem jest opracowanie akceleratora nowej generacji, CLIC, który umożliwi pogłębienie odkryć dokonanych przez LHC, ale przy stosunkowo rozsądnych kosztach i wymiarach instalacji. Celem jest osiągnięcie energii porównywalnej do tej uzyskanej w LHC, ale tym razem przy zderzeniach elektronów/pozytonów (zamiast zderzeń protonów/protonów), co otworzy nowe perspektywy.

Zasada działania przyszłego CLIC opiera się na systemie dwuwiązkowym, co powinno umożliwić wytworzenie wyższych pól przyspieszenia niż dotychczasowe akceleratory, tj. rzędu od 100 do 150  MV/m . Wiązka główna zostanie przyspieszona przez moc o częstotliwości radiowej , która zostanie wytworzona przez równoległą wiązkę elektronów o mniejszej energii, ale o dużym natężeniu. To właśnie opóźnienie tej „wiązki napędowej” zapewni energię zużytą na przyspieszenie wiązki głównej. Możemy porównać tę zasadę z działaniem transformatora elektrycznego, który z prądu o niższym napięciu wytwarza prąd o wysokim napięciu, ale za cenę spadku natężenia .

DIRAC

DI mezonem R elativistic Tomic C omplex (Relatywistyczny atomowy kompleks di-mezonów). Ten eksperyment ma na celu lepsze zrozumienieoddziaływania silnego,które wiążekwarki, tworząc w ten sposóbhadrony. Mówiąc dokładniej, chodzi o testowanie zachowania tej siły na „dużych” odległościach i przy niskiej energii.

W tym celu DIRAC bada rozpad atomów pionowych (lub pionów , czyli niestabilnych zespołów pionów dodatnich i ujemnych ) lub atomów „[πK]” (każdy składa się z pionu i kaonu o przeciwnych ładunkach, również niestabilny). Żywotność tych egzotycznych zespołów, wytwarzane za pomocą wiązki protonów PS jest „zmierzono poziom precyzji nigdy wcześniej nie uzyskiwanego”.

IZOLD

I sotope S eparator O N L ine Z tector (The separatora izotopów na linii  (w) )

Nazywana „fabryką alchemiczną”, ISOLDE jest obiektem, który umożliwia produkcję i badanie dużej liczby niestabilnych izotopów , z których niektóre mają okres półtrwania zaledwie kilku milisekund. Izotopy te powstają w wyniku uderzenia protonów pochodzących z wtryskiwacza PS na tarcze o różnym składzie (od helu do radu). Są one rozdzielane masą, a następnie przyspieszane, aby można je było następnie badać. Wiele z tych eksperymentów wykorzystuje detektor promieniowania gamma zwany „  Miniball  ”.

ISOLDE stara się zatem zasadniczo zbadać strukturę jądra atomowego , ale ma również inne cele w biologii , astrofizyce i innych dziedzinach fizyki ( atomy , ciało stałe , fizyka podstawowa ).

Zespół ISOLDE zaobserwował nienormalny efekt cieplny (AHE) podczas eksperymentu elektrolizy z elektrodą palladową, znanego od 1989 roku, i ujawnił go podczas seminarium.

n_TOF

„Fabryka Neutronów”. Wykorzystując protony z PS, sprzęt ten jest przeznaczony do wytwarzania neutronów o wysokiej intensywności strumieni i szerokim zakresie energii. Instalacja, znana jako „pomiar czasu przelotu neutronów”, umożliwia precyzyjne badanie procesów, w których biorą udział te cząstki. Uzyskane wyniki są interesujące dla różnych projektów badawczych, w których strumienie neutronów odgrywają rolę: astrofizyki jądrowej (w szczególności dotyczącej ewolucji gwiazd i supernowych ); niszczenie odpadów promieniotwórczych  ; lub leczenie nowotworów za pomocą wiązek cząstek.

Przyspieszacze zdemontowane

Od momentu inauguracji CERN korzysta z kilku akceleratorów , z których niektóre zostały zdemontowane, aby dostosować je do innych, które są bardziej wydajne lub lepiej dostosowane do bieżących badań. Te akceleratory to:

  • Linac1, pierwszy akcelerator liniowy w CERN-ie, oddany do użytku w 1959 r. i zastąpiony przez Linac3 w 1993 r  .;
  • 600 MeV synchrocyklotronie (SC) , który był w służbie od 1957 do 1991 roku . Miał elektromagnes złożony z dwóch cewek o średnicy 7,2 metra i wadze 60 ton każda; 
  • CESAR, „pierścień magazynowania i akumulacji elektronów”, ukończony w 1963 roku i zdemontowany w 1968 roku . Uruchomienie CESAR było trudne, ale umożliwiło zdobycie przydatnego know-how dla rozwoju przyszłych zderzaczy CERN;
  • z przecinających Storage Rings (ISR; przecinających Storage Rings), wybudowany w 1966 roku do 1971 roku oraz w służbie do 1984 roku . Były to pierwszy zderzacz protonów, który był również pierwszym akceleratorem cząstek, który wykorzystywał magnesy nadprzewodnikowe (od listopada 1980 ), a następnie pierwszym, który powodował zderzenia protonów i antyprotonów (w kwietniu 1981 );
  • Large Electron pozytonów (LEP), w służbie od 1989 do 2000 roku mają być zastąpione przez LHC. LEP był w swoim czasie największym akceleratorem CERN-u, zderzającym elektrony i pozytony  ;
  • Low Energy Antiproton Pierścień (LEAR), oddana do użytku w 1982 roku , co pozwoliło zebrać pierwsze atomy antymaterii w 1995 roku . Został zamknięty w 1996 roku, aby przekształcić go w LEIR (Pierścień jonów o niskiej energii) przeznaczony do zasilania LHC ciężkimi jonami.

Zdemontowane eksperymenty

  • CNGS

C ERN N eutrinos do G ran S Asso (Neutrin z CERN Gransasso).

Instalacja ta polega na wytworzeniu wiązki neutrin, która jest kierowana do laboratorium znajdującego się we Włoszech, oddalonego o 732 kilometry. W tym celu protony przyspieszane przez SPS są wysyłane do celu grafitowego . W wyniku zderzeń powstają niestabilne cząstki zwane pionami i kaonami , które są skupiane przez urządzenie magnetyczne w kilometrowym tunelu próżniowym, gdzie ulegają rozkładowi. Te rozpady z kolei generowały miony, a przede wszystkim neutrina. Tarcza, a następnie skała za końcem tunelu pochłaniają wszystkie cząstki (miony, nierozkładające się piony i kaony lub protony, które przeszły przez cel) inne niż neutrina, które w związku z tym są jedynymi, które kontynuować swoją trasę. Montaż jest zorientowany w taki sposób, że uzyskana wiązka neutrin kierowana jest do włoskiego laboratorium zainstalowanego w Gran Sasso , gdzie będzie analizowana przez zbudowane w tym celu instrumenty. Celem tego wszystkiego jest zbadanie zjawiska oscylacji neutrin  : Rzeczywiście, istnieją trzy rodzaje (nazywane smakami) neutrin i obecnie przyjmuje się, że cząstki te „oscylują” między tymi trzema smakami, przechodząc z jednego w drugi. . CNGS umożliwia badanie tych oscylacji, ponieważ wytwarzane neutrina mają wyłącznie smak mionowy , podczas gdy na poziomie Gran Sasso i po przebyciu 732  km w głąb Ziemi niektóre zostaną przekształcone w inne. nagrany. Pierwsze wiązki neutrin wyemitowano latem 2006 roku. Biorąc pod uwagę niską interaktywność neutrin i rzadkość ich oscylacji, konieczne będą lata eksperymentów i zbierania danych. Wmaj 2010Zaobserwowano pierwsze zdarzenie odpowiadające oscylacji jednego z neutrin wytwarzanych przez CNGS. Obiekt ten został zamknięty w grudniu 2012 roku po sześciu latach eksploatacji. Tunele CERN wykorzystywane przez CNGS będą teraz wykorzystywane do prowadzenia eksperymentu AWAKE (Advanced WAKefield Experiment) dostarczanego z protonami przez SPS, który powinien zacząć działać pod koniec 2016 roku.

Ochrona środowiska w CERN

Monitoring środowiska w CERN prowadzony jest z jednej strony przez jednostkę HSE ( BHP i Ochrona Środowiska ), a z drugiej strony przez dwa organy zewnętrzne: Federalny Urząd Zdrowia Publicznego (Szwajcaria) oraz „ Instytut Ochrony przed Promieniowaniem i Bezpieczeństwo jądrowe (Francja). FOPH uruchomiła program monitorowania punktu zerowego CERN, którego celem jest uzyskanie punktu odniesienia sytuacji radiologicznej wokół CERN przed oddaniem do użytku Wielkiego Zderzacza Hadronów .

Obliczenia w CERN

Różne akceleratory obecne w łańcuchu generują ilość danych, która wymagała przeszkolenia fizyków w zakresie zagadnień big data i logik algorytmicznych specyficznych dla IT w celu przeprowadzenia eksperymentów.

WWW

CERN zajmuje ważne miejsce w rozwoju niektórych technologii komputerowych. Najbardziej znanym jest z pewnością World Wide Web (poprzez rozwój protokołu HTTP i języka HTML ), który wyłonił się z projektu INQUIRE we wczesnych latach 80 - tych , opracowanego przez Tima Berners-Lee i Roberta Cailliau . Dopiero w 1989 roku , że Świat Wide Web projekt ujrzał światło dzienne, nadal opracowanego przez te dwie osoby i wspomagany przez kilku innych. Celem World Wide Web jest ułatwienie wymiany informacji między naukowcami z międzynarodowych zespołów przeprowadzających swoje eksperymenty w CERN. Ponadto w tym celu stworzono elektroniczne narzędzie do zarządzania dokumentami za pomocą sieci Web, Usługę Zarządzania Danymi Inżynieryjnymi i Sprzętowymi .

Pierwsza strona internetowa została uruchomiona w 1991 roku , a30 kwietnia 1993oznacza oficjalne przejście World Wide Web do domeny publicznej.

CERN uczestniczył we wprowadzaniu technologii związanych z Internetem w Europie , uruchamiając w 1987 r. w CERN dwa routery Cisco , które były prawdopodobnie pierwszymi wprowadzonymi na kontynencie europejskim.

Siatki obliczeniowe

Europejska organizacja opracowuje również technologie związane z siatkami obliczeniowymi , aby umożliwić przetwarzanie dużej ilości informacji wytworzonych przez różne przeprowadzane eksperymenty fizyczne, przy jednoczesnym ograniczeniu inwestycji w komputery. Enabling Grids for e-Science (EGEE) to obecnie najbardziej zaawansowany projekt, którego celem jest w szczególności przetwarzanie danych generowanych przez eksperymenty LHC. Sieć ta w skali globalnej wykorzystuje ponad 41 000 procesorów należących do ponad 240 organizacji w 45 krajach.

OpenLab

W styczniu 2003 roku w ramach projektu openlab nawiązano współpracę z prywatnymi firmami z branży IT, takimi jak Hewlett-Packard , Intel czy Oracle .

Organizacja

Ogólne kierunki organizacji, czy to na poziomie naukowym, technicznym czy administracyjnym, określa Rada CERN. Kraje członkowskie są reprezentowane w Radzie przez dwie osoby, jedną reprezentującą rząd, a drugą społeczność naukową swojego kraju. Każde państwo członkowskie ma jeden głos, a decyzje podejmowane są zwykłą większością głosów.

Główny menadżer

Dyrektor Generalny, w drodze tradycji naukowej, jest powoływany przez Radę Nadzorczą na okres pięciu lat i objął urząd na 1 st  stycznia . Oto lista dyrektorów generalnych od czasu powstania CERN:

Mandat Portret Nazwisko Ojczyźnie Uwaga
1952-1954 Edoardo Amaldi Edoardo Amaldi Włochy Sekretarz Generalny organizacji przed CERN
1954-1955 Feliks bloch Feliks Bloch szwajcarski -
1955-1960 Cornelis Bakker Styczeń Cornelis Bakker  (pl) Holandia reżyser wrzesień 1955 aż do jego śmierci w katastrofie lotniczej w Kwiecień 1960
1960-1961 Jana Adamsa John Bertram Adams  (pl) Wielka Brytania p.o. reżysera
1961-1965 Wiktor Weisskopf Wiktor Weisskopf Austria -
1966-1970 Bernard Grzegorz Bernard Grzegorz Francja -
1971-1975 Willibald Jentschke Willibald Jentschke  (en) (współreżyser) Austria Dyrektor Laboratorium I w Meyrin
Jana Adamsa John Bertram Adams  (en) (współreżyser) Wielka Brytania Dyrektor Laboratorium II z Prévessin
1976-1980 Leon van Hove Léon van Hove (współreżyser) Belgia Dyrektor Generalny ds. Badań
Jana Adamsa John Bertram Adams  (en) (współreżyser) Wielka Brytania Dyrektor Wykonawczy Generalny
1981-1988 Herwig shopper Herwig shopper Niemcy -
1989-1993 Carlo Rubbia Carlo Rubbia Włochy -
1994-1998 Christopher Llewellyn Smith Christopher Llewellyn Smith  (pl) Wielka Brytania -
1999-2003 Luciano Maiani Luciano Maiani San Marino ( Włochy ) -
2004-2008 Robert aymar Robert aymar Francja -
2009-2015 Rolf-Dieter Heuer Rolf-Dieter Heuer Niemcy -
2016-2020 Fabiola Gianotti Fabiola Gianotti Włochy -

Personel

W 2015 r. CERN zatrudniał 3197 pełnoetatowych osób. Jest to największy na świecie ośrodek badawczy fizyki wysokich energii. Ponadto gości około 13 000 naukowców (reprezentujących 500 uniwersytetów i ponad 100 krajów, czyli prawie połowę globalnej społeczności w tej dziedzinie), którzy podążają za sobą, aby przeprowadzać swoje eksperymenty w CERN.

Państwa członkowskie

W grudzień 2018Tam są 23 państwa członkowskie CERN. Jako płatników do budżetu organizacji, mają miejsce i jeden głos w Radzie, która określa wszystkie główne programy.

Państwa założycielskie to:

Jugosławia opuściła CERN w 1961 roku .

Dołączają do nich:

Stowarzyszone państwa członkowskie w fazie przedakcesyjnej:

Stowarzyszone państwa członkowskie:

Podział składek budżetowych według państwa (2015)

Państwo członkowskie Wkład Tysiąc. CHF Tysiąc. EUR
Niemcy 20,47% 228,9 209,8
Francja 15,13% 169,1 155,0
Wielka Brytania 14,26% 159,4 146,2
Włochy 11,06% 123,6 113,3
Hiszpania 7,82% 87,4 80,1
Holandia 4,55% 50,8 46,6
szwajcarski 3,87% 43,2 39,6
Szwecja 2,82% 31,5 28,9
Norwegia 2,80% 31,3 28,7
Belgia 2,76% 30,8 28,3
Polska 2,75% 30,7 28,1
Austria 2,21% 24,7 22,7
Dania 1,77% 19,7 18,1
Grecja 1,45% 16,2 14,8
Finlandia 1,38% 15,4 14,1
Izrael 1,34% 14,9 13,7
Portugalia 1,15% 12,8 11,7
Czechy 1,00% 11.1 10.2
Węgry 0,62% 6,9 6,3
Słowacja 0,50% 5,5 5.1
Bułgaria 0,29% 3.2 2,9

Budżet jest oficjalnie we frankach szwajcarskich. Kurs wymiany: 1  CHF = 0,916 595 EUR (28 marca 2016)

Państwa i organizacje obserwatorów

Istnieje również status obserwatora, który pozwala jej posiadaczowi uczestniczyć w posiedzeniach Rady i mieć dostęp do całej ich dokumentacji, bez prawa głosu. Te kraje i organizacje partycypują w kosztach operacyjnych eksperymentów, w których uczestniczą.

Państwa i organizacje obserwatorów to:

Państwa uczestniczące w programach CERN

Chociaż nie są członkami ani obserwatorami, wiele państw uczestniczy w programach badawczych organizacji:

Edukacja

CERN posiada również wiele programów dla nauczycieli i edukatorów przedmiotów ścisłych, a także dla ogółu społeczeństwa.

W latach 1965-1997 odpowiedzialny za program kształcenia ogólnego Rafel Carreras był gospodarzem dwóch serii wydarzeń przeznaczonych dla szerokiej publiczności: „Science pour tous”, cotygodniowej konferencji oraz comiesięcznej wieczornej konferencji „Sciences aujourd” hui. 'hui'. Otwarty dla wszystkich, przyciąga liczną publiczność z regionu Genewy. Podczas tych konferencji wyjaśnia i komentuje ostatnie artykuły naukowe na tematy związane z astrofizyką, fizyką, biologią i naukami humanistycznymi.

Dostęp

Dojazd samochodem odbywa się trasą de Meyrin (strona szwajcarska) i departamentem D984F (strona francuska), które łączą się z organizacją znajdującą się na granicy francusko-szwajcarskiej .

CERN jest obsługiwane przez linię 18 tramwajów genewskiej przez Transports Publics Genevois (TPG). Przystanek tramwajowy, znajdujący się na terytorium Szwajcarii, nosi tę samą nazwę co organizacja i jest północnym zakończeniem linii. Planowano rozbudowę linii na terytorium Francji, ale ostatecznie zrezygnowano z ogłoszenia przez Szwajcarię niefinansowania tej rozbudowy.

Uwagi i referencje

  1. „  CERN w skrócie  ” , CERN (dostęp 21 stycznia 2008 r . ) .
  2. "  CERN publikuje analizę incydentu LHC | Press and Media Relations  ” , na press.cern (dostęp 30 kwietnia 2018 ) .
  3. Laurent Sacco, „  Zderzenia LHC zbliżają się do energii Wielkiego Wybuchu  ” , Futura-Sciences,31 marca 2010(dostęp na 1 st kwietnia 2010 ) .
  4. "  LHC: Polowanie na cząstki otwiera się!"  » , Narodowe Centrum Badań Naukowych ,26 marca 2010(dostęp na 1 st kwietnia 2010 ) .
  5. David Larousserie, „  Akcelerator cząstek w CERN: cztery pytania dotyczące przebudzenia olbrzyma  ” , na stronie lemonde.fr ,4 czerwca 2015 r.(dostęp 16 maja 2017 r . ) .
  6. "  Kuna wyłącza CERN LHC  " , na lefigaro.fr ,30 kwietnia 2016(dostęp 16 maja 2017 r. )
  7. Joël Ignasse, „  LHC przygotowuje się do poważnej transformacji  ” , na sciencesetvenir.fr ,30 października 2015(dostęp 14 maja 2017 r . ) .
  8. Joël Ignasse, „  Nowy akcelerator w Cern, aby wzmocnić LHC  ” , na sciencesetavenir.fr ,9 maja 2017 r.(dostęp 14 maja 2017 r . ) .
  9. (w) „  Naukowcy wychwytują przełom cząstek antymaterii w atomach  ” , CNN, opublikowany 18 listopada 2010 r.
  10. (en) "  To bozon Higgsa  " , publikacja z 8 maja na stronie CERN.
  11. „  Odkryj akcelerator CERN łańcuch  ” ( Archiwum • wikiwix • Archive.is • Google • Co robić? ) , W cern.ch (dostęp 11 maja 2017 ) .
  12. Jérôme Fenoglio, "  Le CERN, labo-monde  " , on lemonde.fr ,26 lipca 2010(dostęp 14 maja 2017 r . ) .
  13. (en) „  CERN Hadrons Linacs  ” .
  14. Wideo Flash: LHC France> Akcelerator> wideo „ścieżka protonu od źródła do kolizji” (angielski z francuskimi napisami).
  15. „  Biuletyn CERN – Linac-2: ćwierć wieku na zegarze!”  » ( Archiwum • Wikiwix • Archive.is • Google • Co robić ? ) , Na Cern.ch ( konsultowane 11 maja 2017 ) .
  16. Pierwszy w CERN-ie synchrotron protonowy o napięciu 28  GeV, działający w 1959 roku, jest jego akceleratorem wstępnym (lub wtryskiwaczem). Nadal jest w służbie.
  17. „PS - synchrotron protonowy” , home.cern (dostęp 11 maja 2017 r.).
  18. „The SPS - The Proton Super Synchrotron ” , home.cern (dostęp 11 maja 2017 r.).
  19. „Dwa akceleratory w jednym” , lhc-france.fr (dostęp 11 maja 2017 r.).
  20. "AD - The Antiproton Decelerator" , public.web.cern.ch, dostęp maj 2009.
  21. "  ACE - Antiproton Cell Experiment  " , public.web.cern.ch, dostęp maj 2009.
  22. "  ALPHA - Antihydrogen Laser Physic Apparatus  " , public.web.cern.ch, dostęp maj 2009.
  23. „  ATRAP – Antihydrogen TRAP  ” , public.web.cern.ch, dostęp maj 2009.
  24. "  ASACUSA - Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons  " , public.web.cern.ch, dostęp w maju 2009.
  25. „  WITAJCIE W AEgIS  ” , aegis.web.cern.ch, dostęp w lipcu 2009 r.
  26. CEA - Usługa Akceleratorów, Kriogeniki i Magnetyzmu; Programy; naruszenie antymaterii i CP; Projekt Anti-Hydrogen , konsultowany w lipcu 2009 r.
  27. "  CAST - CERN Solar Axion Telescope , A telescope for new cząstek" , public.web.cern.ch, dostęp w maju 2009.
  28. „  CHMURA — kosmiczne opuszczają kropelki na zewnątrz , promienie kosmiczne i formowanie się chmur” , public.web.cern.ch, dostęp w maju 2009 r.
  29. „  COMPASS – COMmmon Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy  ” , public.web.cern.ch, dostęp w maju 2009 r.
  30. „Projekt CLIC – Kompaktowy zderzacz liniowy” , public.web.cern.ch, konsultacja w maju 2009 r.
  31. (w) "  Ośrodek testowy CLIC 3; OPIS OGÓLNY  ” , ctf3.home.cern.ch, konsultacja w maju 2009 r.
  32. "  DIRAC - DImeson Relativistic Atomic Complex  " , public.web.cern.ch, dostęp 9 maja 2009.
  33. (w) „  Welcome to Dirac  ” , dirac.web.cern.ch, dostęp 9 maja 2009 r.
  34. „ISOLDE — separator izotopów online” , public.web.cern.ch, dostęp 9 maja 2009.
  35. (w) Graham K. Hubler, Vittorio Violante, „Nietypowy wpływ ciepła na pallad obciążony D/H” , ISOLDE w CERN, 14 października 2015 r.
  36. „n_TOF - L'usine à neutrons ” , public.web.cern.ch, dostęp 9 maja 2009.
  37. CERN 50 th  lecie; Jubileusz na zdjęciach (datowany od 2004 roku). Zobacz daty 1952 dla Synchrocyklotronu, 1963 dla CESAR, 1971 dla ISR oraz 1992 i 1996 dla LEAR. Dostęp we wrześniu 2009.
  38. "Proton kontra proton" , public.web.cern.ch. Dostęp we wrześniu 2009.
  39. „CNGS - Neutrinos from CERN to Gran Sasso” , public.web.cern.ch, dostęp maj 2009.
  40. „  AWAKE  ” pod adresem awake.web.cern.ch (dostęp 3 stycznia 2016 r . ) .
  41. P. Vojtyla i D. Wittekind, „Releases and the CERN environment”, Radioaktywność środowiskowa i dawki promieniowania w Szwajcarii , 2005, rozdział 8.5 , s.  108-112 .
  42. Program monitorowania punktu zerowego CERN , 15 października 2007 r.
  43. Jérôme Fenoglio, „  W CERN, morze danych  ” , na lemonde.fr ,3 lipca 2010(dostęp 14 maja 2017 ) 0
  44. „  Engineering and Equipment Data Management Service  ” , Europejska Organizacja Badań Jądrowych (dostęp 7 lutego 2009 ) .
  45. (w) „  Artykuł może ogłosić, że World Wide Web stanie się domeną publiczną 30 kwietnia 1993 roku  ” na cern.ch ,2 marca 2009(dostęp 27 września 2018 )
  46. (w) .
  47. „na świecie naukowym grid computing zakłada miliona miejsc pracy miesięcznie . ”
  48. "  Wyniki EGEE  " [ archiwum z20 października 2007] , Unia Europejska (dostęp 18 października 2007 ) .
  49. (en) openlab .
  50. (w) „  Dyrektorzy generalni w CERN  ” .
  51. „  Nasze państwa członkowskie  ” , CERN,2019(dostęp 23 lipca 2019 ) .
  52. Członkowie CERN
  53. „  Izraelska flaga w CERN  ” , CERN,2014(dostęp 15 stycznia 2014 r . ) .
  54. "  Republika Cypryjska zostaje stowarzyszonym państwem członkowskim CERN | Biuro prasowe CERN  " na press.cern (obejrzano 1 st maja 2016 ) .
  55. „  Słowenia staje się stowarzyszonym państwem członkowskim w fazie poprzedzającej członkostwo w CERN | Press and Media Relations  ” , na press.cern (dostęp 3 sierpnia 2017 r . ) .
  56. „  Estonia staje się państwem stowarzyszonym CERN w fazie przedakcesyjnej  ” , na press.cern (dostęp 2 stycznia 2021 r . ) .
  57. „  Łotwa zostanie państwem stowarzyszonym CERN  ”
  58. Kraje współpracujące z CERN
  59. (w) "  Międzynarodowy Program Nauczycielski | CERN Teacher Programs  ” , na Teacher-programmes.web.cern.ch (dostęp 5 listopada 2018 r. )
  60. Roger D'Ivernois. „  Sztuka demistyfikacji  ”. Gazette de Lausanne , 14 marca 1984.
  61. Christian Lecomte, „  L'Ain nie czeka już na tramwaj Genewy  ”, Le Temps ,18 stycznia 2015( przeczytaj online , konsultacja 22 sierpnia 2020 r. ).
  62. „  Mobilność dwóch prędkości w Wielkiej Genewie  ”

Zobacz również

Bibliografia

  • MS Wilde, „Gigantyczne maszyny do badania wszechświata atomu”, Le Courrier de Unesco ,Marzec 1966, s.  4-8 .

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne