ΒΕΛΕΣΤΙΝΟ καιρός

ΑΦΙΕΡΩΜΑΤΑ

Η εμπειρία μου από το CERN

Ο Βελεστινιώτης καθηγητής, Αλέξανδρος Παπαγεωργίου, βρέθηκε στο μεγαλύτερο κέντρο πυρηνικών ερευνών στον κόσμο μέσω ενός προγράμματος εκπαίδευσης Ελλήνων Καθηγητών
Η εμπειρία μου από το CERN

Ο Δρ. Χημείας, εκπαιδευτικός από το Βελεστίνο που φέτος θα υπηρετεί στο Γενικό Λύκειο Σκιάθου «αναζήτησε» για μερικές μέρες μαζί με άλλους Έλληνες καθηγητές το "Σωματίδιο του Θεού" στο μέρος όπου οι επιστήμονες επιχειρούν να κατανοήσουν την γέννηση του Σύμπαντος.

Ο ίδιος γράφει γράφει στο Μουσικό Βαγόνι για την μοναδική αυτή εμπειρία που καλείται πλέον να μεταδώσει στους μαθητές του:

Στη διάρκεια της περασμένης σχολικής χρονιάς επιλέχθηκα ως εκπαιδευτικός του Γυμνασίου Σκιάθου για να συμμετέχω στο Εθνικό Πρόγραμμα Εκπαίδευσης Ελλήνων Καθηγητών που πραγματοποιήθηκε στο CERN, στη Γενεύη της Ελβετίας στις 28-31 Αυγούστου 2022.

Το πρόγραμμα περιελάμβανε συνολικά 24 ώρες διαλέξεων από Έλληνες επιστήμονες διαφόρων ειδικοτήτων του CERN, εργαστηριακές ασκήσεις πάνω στη σωματιδιακή φυσική και επισκέψεις στις πειραματικές εγκαταστάσεις του Οργανισμού.

  • Πάνω αριστερά: Σχέδιο του ανιχνευτή ALICE σε φυσικό μέγεθος.
  • Κάτω αριστερά: Ομοίωμα ενός επιταχυντή πρωτονίων. Τον κύκλο των 27 χλμ. αποτελούν 1.232 τέτοιοι επιταχυντές συνδεδεμένοι στη σειρά.
  • Δεξιά: Στο δωμάτιο ελέγχου του ανιχνευτή ALICE.

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Έρευνας για την Πυρηνική Φυσική (Conseil Européenne pourla Recherche Nucléaire, CERN) ιδρύθηκε το 1952 από ένα συμβούλιο 12 ευρωπαϊκών κρατών, μεταξύ των οποίων και η Ελλάδα και οι εργασίες του συμβουλίου κυρώθηκαν στις 29 Σεπτεμβρίου 1954. Ο κύριος λόγος ίδρυσής του ήταν η διαρροή πολλών ευρωπαίων επιστημόνων προς τις Η.Π.Α. μετά τον Β’ Παγκόσμιο πόλεμο, όπου μπορούσαν να εργαστούν σε πολύ καλύτερες συνθήκες πάνω στην επιστήμη τους, κυρίως στο πεδίο της πυρηνικής φυσικής. Διακηρυγμένη αποστολή του CERN είναι η βασική έρευνα στην πυρηνική και σωματιδιακή φυσική, δεν έχει δηλαδή καμία απευθείας σύνδεση με εμπορικούς σκοπούς ή την εξέλιξη πολεμικών όπλων.

Οι εγκαταστάσεις του είναι τοποθετημένες στην Δυτική Ελβετία (Γενεύη), το μεγαλύτερο όμως μέρος των πειραματικών εγκαταστάσεων βρίσκεται στη συνορεύουσα Γαλλία. Να σημειωθεί πως ο κύκλος των επιταχυντών και οι 4 ανιχνευτές σωματιδίων βρίσκονται μέσα στο έδαφος, σε βάθος που ποικίλλει από τα 56 έως τα 100 μ.

Αεροφωτογραφία του CERN - Με νοητές γραμμές οι επιταχυντές πρωτονίων.

Ο ανιχνευτής ATLAS, ύψους 26 μ. και πλάτους 22 μ.
 
Κύριος στόχος του CERN σήμερα είναι να δημιουργήσει συνθήκες παρόμοιες με τα πρώτα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά την Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), όπου εξαιρετικά συμπυκνωμένες ποσότητες ύλης σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες διέρρευσαν και δημιούργησαν τα σωματίδια από τα οποία στη συνέχεια δημιουργήθηκε το Σύμπαν, ο κόσμος στον οποίο ζούμε και εμείς οι ίδιοι. Η ενέργεια από την έκρηξη αυτή, που συνέβη πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, ανιχνεύεται ακόμα και σήμερα στις εγκαταστάσεις του CERN με τη μορφή της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου.

Έτσι, αρχικά επιταχύνουν πρωτόνια σε ταχύτητες σχεδόν ίσες με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ./δευτερόλεπτο) με τη βοήθεια εξειδικευμένων μαγνητών, με την εφαρμογή δηλαδή έντονου μαγνητικού και ηλεκτρικού πεδίου. Τα σωματίδια αυτά αφού διατρέχουν τον κύκλο από μαγνήτες με περίμετρο 27 χλμ. σε ρυθμό 11.105 φορές/δευτερόλεπτο (!), τελικά συγκρούονται μεταξύ τους και από την πολύ  μεγάλη ενέργεια της σύγκρουσης, περίπου 13 TeV, παράγονται σωματίδια που υπό άλλες συνθήκες δεν θα ήταν δυνατόν να παραχθούν. Το γνωστό σε όλους μας πλέον μποζόνιο του Χιγκς (Higgs Boson) ή εκλαϊκευμένα Σωματίδιο του Θεού, κατέστη δυνατό να παραχθεί λόγω της δυνατότητας να κατασκευαστούν πολύ ισχυροί μαγνήτες ώστε να επιταχύνουν και να δώσουν στα πρωτόνια αυτή την πολύ μεγάλη ενέργεια.
 
Τα σωματίδια αυτά ανιχνεύονται από τους τέσσερις μεγάλους ανιχνευτές (LHCb, ALICE, CMS, ATLAS) σε 4 διαφορετικά σημεία του κύκλου και επεξεργάζονται από ένα εκτεταμένο δίκτυο υπολογιστών με την πιο εξελιγμένη τεχνολογία λογισμικών. Μόνο στις εγκαταστάσεις του το CERN διαθέτει 9.500 servers για την αποθήκευση δεδομένων!

Από την επίσκεψή μας στο Κέντρο Δεδομένων (Data Center) του CERN.

Το εργαστήριο παραγωγής αντι-ύλης με την ονομασία ELENA.
 
Προσωπικά έμεινα έκπληκτος από το μέγεθος των εγκαταστάσεων και κυρίως από την αρμονική συνεργασία επιστημόνων διαφορετικών ειδικοτήτων (εργάζονται πάνω από 2.500 επιστήμονες και προσωπικό στις εγκαταστάσεις) με έναν κοινό σκοπό. Οι διαλέξεις έγιναν αποκλειστικά από Έλληνες επιστήμονες που βρίσκονται στο CERN επί δεκαετίες και πρωτοπορούν στον τομέα τους.
 
Σαφώς, αποτέλεσε μία μοναδική εμπειρία αλλά και εκπλήρωση ενός ονείρου ζωής, ιδιαίτερα για όποιον έχει ασχοληθεί με την έρευνα. Μου έδωσε τα εφόδια ώστε να μεταδώσω την γνώση που αποκόμισα τόσο σε συναδέλφους, όσο και στους μαθητές μου.

Γλυπτό στην είσοδο του CERN όπου αναγράφονται διάσημα επιτεύγματα της επιστήμης. Ανάμεσά τους διακρίνονται και επιγραφές στα Ελληνικά.