CERN
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Scopo principale del CERN è quello di fornire ai ricercatori gli strumenti necessari per la ricerca in fisica delle alte energie. Questi sono principalmente gli acceleratori di particelle, che portano nuclei atomici e particelle subnucleari ad energie molto elevate, e i rivelatori che permettono di osservare i prodotti delle collisioni tra fasci di queste particelle. Ad energie sufficientemente elevate, i prodotti di queste reazioni possono essere radicalmente differenti dai costituenti originali dei fasci, e a più riprese sono state prodotte e scoperte in questa maniera particelle fino a quel momento ignote.
L'acronimo
L'acronimo CERN ha un'origine storica. Dopo la seconda guerra mondiale si sentì il bisogno di fondare un centro europeo all'avanguardia per la ricerca al fine di ridare all'Europa il primato nella fisica dato che in quegli anni i principali centri di ricerca si trovavano tutti negli Stati Uniti. A tale scopo nel 1952 undici Paesi europei riuniscono un consiglio di scienziati con il compito di tradurre in realtà il desiderio dei loro Paesi. Il consiglio viene denominato Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare (in francese Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) da cui l'acronimo CERN. Quando nel 1954 prende vita il progetto del centro di ricerca europeo vagliato dal Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare e nasce l'Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, essa ne eredita l'acronimo.Il fatto che l'acronimo CERN non derivi dal nome del centro di ricerca crea a volte confusione, tanto che tale nome viene informalmente modificato in Centro Europeo per la Ricerca Nucleare (in francese Centre Européen pour la Recherche Nucléaire) in modo da ristabilire corrispondenza tra l'acronimo e il nome del centro di ricerca.
Il complesso degli acceleratori
Per consentire il funzionamento di questa catena, tutte le funzioni degli acceleratori sono coordinate da un unico segnale di riferimento, generato da un sistema di orologi atomici e distribuito per tutta l'installazione, con una precisione dell'ordine del nanosecondo.
Gli acceleratori principali a disposizione del CERN sono:
- Due LINAC, o acceleratori lineari, che generano particelle a basse energie, che successivamente vengono immesse nel PS Booster. Uno fornisce protoni a 50 MeV, l'altro ioni pesanti. Sono noti come Linac2 e Linac3, rispettivamente. Tutta la catena di acceleratori successiva dipende da queste sorgenti.
- Il PS Booster, che aumenta l'energia delle particelle generate dai LINAC prima di iniettarle nel PS. (fino a 1500 MeV per i protoni, ovvero 1,5 GeV). Viene inoltre utilizzato per esperimenti separati, come ad esempio ISOLDE (Isotope Separator On-line), che studia nuclei instabili di isotopi molto pesanti ed è dotato di un suo piccolo LINAC dedicato chiamato REX-ISOLDE.
- Il Proton Synchroton da 28 GeV (PS), costruito nel 1959.
- Il Super Proton Synchrotron (SPS), un acceleratore circolare di 2 km di diametro, costruito in un tunnel, che iniziò a funzionare nel 1976. Originariamente aveva un'energia di 300 GeV, ma è stato potenziato più volte fino agli attuali 450 GeV per il protone. Oltre ad avere una propria linea di fascio rettilinea per esperimenti a bersaglio fisso, ha funzionato come collisore protone-antiprotone e come booster finale per gli elettroni e i positroni da iniettare nel Large Electron Positron Collider (LEP). Riprenderà questo ruolo per i protoni e gli ioni piombo richiesti dall' LHC.
- Il Large Hadron Collider (LHC), entrato in funzione il 10 settembre 2008, che ha rimpiazzato il LEP. Si estende su una circonferenza di 27 chilometri ed è stato progettato per 7000 GeV (7 TeV) di energia massima per fasci di protoni, con la previsione di innalzarla successivamente a 14 TeV; è la più alta della storia e dovrebbe permettere condizioni sperimentali paragonabili a quelle dei primi momenti di vita dell'Universo, subito dopo il Big Bang.
Successi scientifici
Alcuni importanti successi nel campo della fisica delle particelle sono stati possibili grazie agli esperimenti del CERN. Per esempio:- La scoperta della corrente neutra nel 1973 nella camera a bolle Gargamelle.
- La scoperta dei bosoni W e Z nel 1983 negli esperimenti UA1 e UA2 dell'SPS.
- Nel 1983 il premio Nobel per la fisica fu assegnato a Carlo Rubbia e Simon van der Meer per quest'ultima scoperta.
- Nel 1992 il premio Nobel per la fisica fu assegnato a Georges Charpak "per l'invenzione e lo sviluppo dei rivelatori di particelle, in particolare della camera proporzionale a multifili".
LEP
Il Large Electron-Positron (LEP) collider è stato il progetto principale al Cern dal 1989 al 2000. Questa macchina è stata in grado di accelerare elettroni e positroni fino a 100 GeV, un'energia cinetica che corrisponde a velocità prossime a quelle della luce. L'acceleratore è stato costruito in un tunnel sotterraneo di 27 km, a circa 100 metri di profondità, ed era composto in gran parte da magneti collegati l'uno all'altro lungo tutto il tunnel, che curvano la traiettoria delle particelle accelerate mantenendole in "orbita" nel tubo a vuoto che li attraversava al centro. A intervalli regolari, tra questi magneti noti come dipoli erano interposte le camere di accelerazione che effettivamente fornivano energia alle particelle, e magneti più complessi necessari per guidare il fascio (quadrupoli, sestupoli, etc.) Questa è la tecnologia del sincrotrone, utilizzata in tutte le macchine del CERN dal PS Booster in poi.Lo scopo di questo progetto è stato osservare cosa succede quando si scontrano elettroni e positroni. Fino alla fine del 1995, l'obiettivo del LEP è stato studiare la particella Z0 (LEP1): dal 1995 in poi l'energia è stata gradualmente aumentata per studiare la produzione di coppie di bosoni W+/ W- e per portare avanti la ricerca della particella di Higgs e di nuovi fenomeni al di là del Modello standard. Ci sono infatti forti ragioni teoriche per aspettarsi che tutta una nuova fisica si debba aprire ad energie non troppo più alte della massa dell'Higgs. Il bosone Higgs, se esiste, è la causa dell'esistenza della materia. I risultati principali di LEP sono stati:
- Dimostrare che esistono solo 3 neutrini
- Verificare che il bosone Higgs può esistere veramente
- Uno studio approfondito sul bosone Z0 responsabile dell'interazione debole
- Misurare la massa del bosone W
- Misura della massa del quark top tramite correzioni radiative
LHC, l'acceleratore del futuro
L'acceleratore è situato all'interno dello stesso tunnel circolare di 27 km di lunghezza in precedenza utilizzato dal LEP (Large Electron Positron collider), che non è più operativo dal novembre 2000. Il complesso di acceleratori PS/SPS viene utilizzato per pre-accelerare i protoni che in seguito vengono immessi nell'LHC. Il tunnel si trova a 100 m di profondità in media, in una regione compresa tra l'aeroporto di Ginevra e i monti del Giura. Cinque diversi esperimenti (CMS, ATLAS, ALICE, LHCb e TOTEM) sono in fase di costruzione, ognuno di essi studierà le collisioni tra particelle con metodi diversi e facendo uso di tecnologie differenti.
Al momento della collisione, l'energia all'interno dell'LHC potrà raggiungere valori che saranno gradualmente innalzati fino a 14 TeV. L'acceleratore necessita di un fortissimo campo magnetico per mantenere il fascio nella traiettoria dei 27 km e a tal fine viene utilizzata la tecnologia dei superconduttori. La progettazione dell'LHC ha richiesto una precisione straordinaria, basti pensare ad esempio che è necessario tenere conto dell'influenza della forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna sulla crosta terrestre e dei disturbi elettrici provocati dal passaggio dei treni in superficie ad un chilometro di distanza. Il CERN e l'informatica
Dove è nato il Web
Il 30 aprile 1993 il CERN annunciò che il World Wide Web sarebbe stato libero per tutti.
Nel 1993 la NCSA rilasciò il primo browser grafico, Mosaic. Da quel momento lo sviluppo del www fu inarrestabile.
Un laboratorio di pace
Al CERN persone da tutte le parti del mondo si incontrano, collaborano, discutono. Riescono a lavorare insieme persone provenienti da paesi in guerra tra loro, ad esempio israeliani e palestinesi. In questo senso il CERN è un laboratorio di pace.| « Il CERN è stato fondato meno di 10 anni dopo la costruzione della bomba atomica. Penso che l'esistenza della bomba abbia avuto una grande importanza nel rendere possibile il CERN. L'Europa è stata teatro di violente guerre per più di duecento anni. Adesso, con la fondazione del CERN, abbiamo qualcosa di diverso. Spero che gli scienziati al CERN si ricordino di avere anche altri doveri oltre che proseguire la ricerca nella fisica delle particelle. Essi rappresentano il risultato di secoli di ricerca e di studio per mostrare il potere dello spirito umano, quindi mi appello a loro affinché non si considerino tecnici, ma guardiani di questa fiamma dell'unità europea, così che l'Europa possa salvaguardare la pace nel mondo. » | |
(Isidor Isaac Rabi, in occasione del trentesimo anniversario del CERN (1984)) |
Stati membri
██ Paesi fondatori
██ Paesi che si sono uniti in seguito
I paesi fondatori del CERN sono:
Belgio
Danimarca
Francia
Germania
Grecia
Italia
Jugoslavia, che esce dal CERN nel 1961
Norvegia
Paesi Bassi
Regno Unito
Svezia
Svizzera
Austria nel 1959,
Spagna nel 1961, esce dal CERN nel 1969 e rientra nel 1983
Portogallo nel 1985,
Finlandia nel 1991,
Polonia nel 1991,
Ungheria nel 1992,
Repubblica Ceca nel 1993,
Slovacchia nel 1993,
Bulgaria nel 1999,
Romania nel 2010.
Budget 2009
Stato membro | Contributo | Mil. CHF | Mil. EUR |
|---|---|---|---|
 Germania | 19,88 % | 218,6 | 144,0 |
 Francia | 15,34 % | 168,7 | 111,2 |
 Regno Unito | 14,70 % | 161,6 | 106,5 |
 Italia | 11,51 % | 126,5 | 83,4 |
 Spagna | 8,52 % | 93,7 | 61,8 |
 Paesi Bassi | 4,79 % | 52,7 | 34,7 |
 Svizzera | 3,01 % | 33,1 | 21,8 |
 Polonia | 2,85 % | 31,4 | 20,7 |
.svg){kind=small} Belgio | 2,77 % | 30,4 | 20,1 |
 Svezia | 2,76 % | 30,4 | 20,0 |
 Norvegia | 2,53 % | 27,8 | 18,3 |
 Austria | 2,24 % | 24,7 | 16,3 |
 Grecia | 1,96 % | 20,5 | 13,5 |
 Danimarca | 1,76 % | 19,4 | 12,8 |
 Finlandia | 1,55 % | 17,0 | 11,2 |
 Repubblica Ceca | 1,15 % | 12,7 | 8,4 |
 Portogallo | 1,14 % | 12,5 | 8,2 |
 Ungheria | 0,78 % | 8,6 | 5,6 |
 Slovacchia | 0,54 % | 5,9 | 3,9 |
 Bulgari | 0,22 % | 2,4 | 1,6 |
