Wrażenia z pobytu w CERN

Wrażenia z pobytu w CERN

Czym jest CERN ?

Czym zajmuje się CERN ?

Kompleks akceleratorów

Detektory cząstek

Osiągnięcia naukowe

Program edukacyjny dla nauczycieli „Polscy nauczyciele fizyki w CERN ”

Krzysztof GołębiowskiCKU-TODMiDN, ZSIŚ Toruń, 09.04.2008 r.

Czym jest CERN ?

Laboratorium światowe

CERN zaczął działać w latach pięćdziesiątych XX wieku jako Europejski Ośrodek Badań Jądrowych

Porozumienie dla utworzenia CERN“Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” zostało podpisane 15 lutego 1952 przez 11 krajów

Trudny do wymówienia w wielu językach akronim nowej nazwy nie przyjął się. W. Heisenberg zaproponował by używać nowej nazwy i starego akronimu. Stąd oficjalna nazwa:

Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN

Czym jest CERN ?

Europejskie Laboratorium Fizyki Cząstek- nazwa również stosowana, ale nie jest to nazwa oficjalna

29 września 1954 r. ratyfikowana została konwencja o utworzeniu Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych i tę datę przyjmuje się jako oficjalną datę powstania CERN

Uroczystość wmurowania

kamienia węgielnego

Felix BlochPierwszy dyrektor

CERN

Cele CERN: „Organizacja zapewni współpracę pomiędzy państwami europejskimi w dziedzinie badań jądrowych o charakterze czysto naukowym i podstawowym, a także innych badań związanych z tu wymienionymi. Organizacja powstrzyma się od wszelkich badań o charakterze wojskowym, a wszelkie wyniki prac doświadczalnych i teoretycznych będą publikowane lub ogólnie dostępne w inny sposób”

Państwa członkowskie w CERN

Droga Polski do CERN1959 r. – profesorowie

1963 r. – z inicjatywy prof. M. Danysza i dyrektora CERN V. Veisskopfa, Polska, jako jedyny kraj z „bloku wschodniego”, uzyskała status państwa-obserwatora w Radzie CERN (bez prawa głosowania). Próby przyznania Polsce statusu członkowskiego napotkały na opór Związku Radzieckiego.

1991 r. – Polska, jako pierwszy kraj „bloku wschodniego”, zostaje członkiem CERN.

Podstawą prawną była umowa podpisana między rządem RP i CERN, ratyfikowana następnie przez Prezydenta RP.

wystarali się o kilka indywidualnych stypendiów dla młodych fizyków na staże w CERN. Te indywidualne kontakty przekształciły się w intensywną współpracę naukową.

Andrzej Sołtan Marian Danysz Marian Mięsowicz

Dokument ratyfikacyjny

Budżet CERN

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%A

nnual C

ontr

ibution [%

]

Germ

any

United K

ingdom

Fra

nce

Italy

Spain

Neth

erlands

Sw

itze

rland

Belg

ium

Sw

eden

Norw

ay

Pola

nd

Austr

ia

Denm

ark

Gre

ece

Fin

land

Port

ugal

Cze

ch R

epublic

Hungary

Slo

vak R

epublic

Bulg

aria

Budżet CERN w 2007 – 1026 milionów CHFDo 1995 roku Polska płaciła symboliczną składkę, która następnie została stopniowo zwiększona do wysokości proporcjonalnej do naszego dochodu narodowego netto.

Polska współwłaściciel - CERN

● Łożymy na jego utrzymanie. ▪ Polska składka: ~2% budżetu (wynika z dochodu narodowego w stosunku do dochodu wszystkich państw członkowskich.

● Mamy przedstawicieli w organie decyzyjnym - Radzie CERN: ▪ w głosowaniach – głosy wszystkich państw mają tę samą wagę. ▫ Prof. J. Niewodniczański, PAA – przedstawiciel rządu RP, ▫ Prof. J. Nassalski, IPJ – przedstawiciel środowiska naukowego.

● Korzystamy urządzeń badawczych wartych miliardy CHF.● Korzystamy ze środków stypendialnych na badania prowadzone przez fizyków, doktorantów i studentów oraz na programy edukacyjne.● Możemy aplikować na stałe pozycje (staff) w CERN.● Polski przemysł może uczestniczyć w przetargach na dostawy urządzeń i usług dla CERN.

Czym zajmuje się CERN ?

Badania naukowe.

Nowe technologie. Transfer technologii.

Edukacja.

Rozwój współpracy międzynarodowej.

Badania naukowe w CERN

• Badania w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych i fizyki nuklearnej– Naukowcy w CERN badają z czego zbudowana jest materia i jakie siły ją

utrzymują

• Badania w dziedzinie fizyki nuklearnej tradycyjnie wzbudzają pytania co do możliwości ich potencjalnego wykorzystania w sektorze militarnym – Konwencja CERN z 1953 stanowi:

• "Organizacja utrzymuje współpracę miedzy państwami europejskimi w dziedzinie badan jądrowych o charakterze czysto naukowym i podstawowym oraz w badaniach zasadniczo z nimi stowarzyszonych. Organizacja nie będzie miała żadnego związku z pracami na rzecz sektora militarnego a wyniki jej prac doświadczalnych i teoretycznych będą publikowane lub ogólnie udostępniane w inny sposób”

Nowe technologie. Transfer technologii

• Badania naukowe w CERN-ie prowadzą do rozwoju techniki. Z CERN-u pochodzą tak różne wynalazki jak:

– światowa “pajęczyna” - WWW Szkic architekturyTim Berners-Lee 1989

Pierwszy „serwer” WWW1989 - 1991

pierwsze prototypy w CERN

Edukacja w CERN

• CERN odgrywa ważną rolę w zaawansowanej edukacji. – Obszerny wachlarz szkół, praktyk i staży naukowych przyciąga

do Laboratorium wielu młodych utalentowanych studentów, naukowców i inżynierów.

– Wielu z nich robi następnie kariery w przemyśle, gdzie doświadczenie zdobyte w pracy w wielonarodowym środowiskuz wykorzystaniem najnowszej techniki, jest wysoko cenione.

• CERN odgrywa też coraz większą rolę w kształceniu nauczycielii popularyzacji nauki, w szczególności w procesie kształcenia przeduniwersyteckiego.

Akcelerator

Akcelerator to urządzenie do przyspieszania cząstek, w którym możemy kontrolować parametry wiązki

◉ Przyspieszanie odbywa się za pomocą pola elektrycznego

◉ Przyspieszać można tylko cząstki niosące ładunek

◉ Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im pożądanego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego

Kineskop TVAkcelerator domowy

Kompleks akceleratorów w CERN

Zespół akceleratorów w CERN-ie jest największym i jednymz najbardziej uniwersalnych na świecie.W jego skład wchodzą:◉ akceleratory (przyspieszacze),◉ dezakceleratory (spowalniacze),◉ zderzacze (kolizjonery) cząstek elementarnych.

Wykorzystywane są wiązki elektronów, pozytonów, protonów, antyprotonów a także "ciężkich jonów" (jąder atomów takich jak tlen, węgiel, siarka lub ołów).

Istnieją dwa główne typy akceleratorów cząstek: ◉ liniowe (lub liniaki), ◉ kołowe.

Akcelerator liniowy – tylko jedno przejście Akcelerator kołowy – wielokrotne przyspieszanieLaboratorium wpisane w pejzaż genewski


Akcelerator liniowy

(LINAC 2) 1978

„Działo”, które wystrzeliwuje pęczki cząstek o energii kilkuset MeV


Synchrotron protonowy(PS) 1959

Synchrotron (PS) przyspiesza elektrony do 28 GeV;dzisiaj działa jako wstępny akcelerator


Akcelerator(PSB) BOOSTER

1972

PSP „Booster” - Czteropierścieniowy wstępny akcelerator (800 GeV)


Synchrotron jonówniskoenergetycznyc

h(LEIR) 2005

LEIR pierścień jonów dla LHC


Dezakcelerator

antyprotonów(AD) 1999

Dezakcelerator

antyprotonów(AD) 1999

Dezakcelerator antyprotonów „schładza” wytworzoneantyprotony i umożliwia badania antyprotonów


Supersynchrotron

Protonowy(SPS) 1976

SPS dostarczał protonów o energiach 450 GeV; był też

wykorzystywany jako zderzacz protonów i antyprotonów


Wielki Zderzaczelektronów i pozytonów

(LEP) 1989

Duży akcelerator elektronów i pozytonów został zainstalowanyw 27 km pierścieniowym tunelu, 100 m pod powierzchnią ziemi

Kompleks akceleratorów w CERNWielki Zderzacz

Hadronów (LHC) 2008

Po zakończeniu programu LEP w 27 km tunelu zainstalowano zderzacz

protonów LHC pozwalający na badania zderzeń przy energiach 14 TeV

Detektory cząstek

Wszystkie cztery detektoryLEP-u zostały zbudowanew kształcie gigantycznychcylindrów o rozmiarachmniej więcej trzypiętrowego budynku.

● Detektory cząstek są elektronicznymi „oczami” fizyków.

● Detektory rejestrują cząstki powstałe w zderzeniach wiązek.

● Współczesne detektory są wielkimi, niezwykle złożonymi i czułymi instrumentami.

Każda warstwa cylindra w detektorze cząstek spełnia ściśle określone zadanie, niektóre rejestrują ślady cząstek, inne mierzą ich energie. Łącząc dane z różnych warstw fizycy uzyskują wiele informacji na temat cząstek powstających w zderzeniach.

Detektory cząstek

CMSCompact Muon Solenoid, czyli Kompaktowy Solenoid Mionowy, jest detektorem o szerokim zastosowaniu. Jego zadaniem będzie poszukiwanie cząstki Higgsa i innych nowych zjawisk.

LHCbdetektor poszukuje kwarkówi antykwarków pięknych, by wyjaśnić dlaczego we Wszechświecie występuje niemal wyłącznie materia, a nie antymateria. Układ detekcyjny znajduje się tylko po jednej stronie punktu zderzenia.

Detektory cząstek

ATLASw detektorze o szerokim zastoso-waniu wykorzystano unikalne rozwiązanie techniczne, zastępując tradycyjne solenoidy magnesami toroidalnymi. „Wielkie koła” rejestrują najważniejsze w tym eksperymencie cząstki – miony.

ALICEdetektor obserwuje zderzenia jonów ołowiu, podczas których podczas których powstaje pierwotna plazma kwarkowo-gluonowa. Będzie badał zderzenia proton-proton uzyskując z nich dane porównawcze do zderzeń jonów ołowiu.

Główne osiągnięcia naukowe CERN

1973: Odkrycie prądów neutralnych w komorze “Gargamelle”.1983: Odkrycie bozonów W i Z w eksperymentach UA1 i UA2.1995: Pierwsze atomy antymaterii w eksperymencie PS210.2001: Odkrycie łamania symetrii CP w eksperymencie NA48.

1984: Nagroda Nobla w fizyce za odkrycie bozonów W i Z

Carlo Rubbia i Simon van der Meer

George Charpak

1992: Nagroda Nobla w fizyce za rozwój detektorów cząstek, szczególnie wielodrutowych komór proporcjonalnych.

Szkolenia nauczycieli w CERN

Podstawowy program

• Wykłady ▪ Historia CERN, Fizyka cząstek elementarnych, Kosmologia, Eksperymenty w LHC, Aparatura cząstek, Zastosowanie fizyki cząstek elementarnych w medycynie, GRID

• Zwiedzanie Laboratoriów• Zajęcia doświadczalne• Praca w grupach• Możliwość obserwowania naukowców w różnych nieformalnych spotkaniach


Kurs tygodniowy20-40 uczestników (z jednego kraju)w języku narodowym uczestników

Nie ma opłaty za szkolenieopłata za podróż i zakwaterowanie

Program: 10-15 kursów w ciągu roku

Przy współpracy z nauczycielami i pracownikaminaukowymi z kraju członkowskiego

Dofinansowanie: fundusz dokształcania nauczycieliministerstwo, sponsorzy


3 dniowy weekendowy programGrupa mniejsza niż 50 uczestnikóww języku angielskim

Częściowo finansowany przez CERN (bez podróży)

Wykłady: Fizyka cząstek elementarnych i kosmologia,Akceleratory i detektory, Antymateria,zastosowanie cząstek w medycynie.

Zwiedzanie:Eksperymenty w LHCFabryka antymaterii


Wyniki, rezultaty

• Zainspirowani i zmotywowani

• Inspirują i motywują swoich uczniów

• Propagują program wśród swoich kolegów

• Przekazują informacje wśród szerokiej publiczności

• Są ambasadorami nauk przyrodniczych, fizyki, cząstek elementarnych, CERN-u

Wspaniały przykład polskich nauczycieliuczestników szkoleń CERN

Mick Storr

Zwiedzanie tunelu LHC

Wrażenia z pobytu w CERNWrażenia z pobytu w CERN

Eksperyment ATLAS (średnica 22 m, długość 46 m)


Fragment„Wielkiego Koła”

Komory mionowe

Cewkitoroidalne

Budynek Zespołu ATLAS Można spojrzeć z góry do tunelu

MICROCOSM - interaktywna wystawa


Fotka z wystawy

W sali wykładowej uczestnicy kursu z wykładowcamiW sali wykładowej uczestnicy kursu z wykładowcami


Prof. BarbaraBadełek

Prof. MarekDemianski

DrMickStorr

Dr inż.AndrzejSiemkoDr inż.

ZbigniewHajduk


W przygotowaniu prezentacji wykorzystałem fotografie CERN oraz

materiały prezentacjiJ. Nassalskiego, Z. Hajduka

A. Siemko, M. Stora i S. Wronki

+ Aneks: Wspomnienia…

ANEKS: Wspomnienia z CERN-u

Hotel w CERN

Przed stołówką

Eksponaty muzealne

Festyn,

Nie tylko praca – biegi zespołowe

Wycieczka do Chamonix i pod Mont Blanc


Chamonix Widok miasta z kolejki

Przesiadka między kolejkami3842 m n.p.m.

Wspomnienia z CERN-u

Zwiedzanie Genewy – zgodnie z planem Micka Storra

Wycieczka do Annecy



W przygotowaniu prezentacji wykorzystałem fotografie CERN oraz

materiały prezentacjiJ. Nassalskiego, Z. Hajduka

A. Siemko, M. Stora i S. Wronki

Dziękuję za uwagę

Wrażenia z pobytu w CERN

Documents

Transcript of Wrażenia z pobytu w CERN