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
Kompleks akceleratorów w CERN
Akcelerator liniowy
(LINAC 2) 1978
„Działo”, które wystrzeliwuje pęczki cząstek o energii kilkuset MeV
Kompleks akceleratorów w CERN
Synchrotron protonowy(PS) 1959
Synchrotron (PS) przyspiesza elektrony do 28 GeV;dzisiaj działa jako wstępny akcelerator
Kompleks akceleratorów w CERN
Akcelerator(PSB) BOOSTER
1972
PSP „Booster” - Czteropierścieniowy wstępny akcelerator (800 GeV)
Kompleks akceleratorów w CERN
Synchrotron jonówniskoenergetycznyc
h(LEIR) 2005
LEIR pierścień jonów dla LHC
Kompleks akceleratorów w CERN
Dezakcelerator
antyprotonów(AD) 1999
Dezakcelerator
antyprotonów(AD) 1999
Dezakcelerator antyprotonów „schładza” wytworzoneantyprotony i umożliwia badania antyprotonów
Kompleks akceleratorów w CERN
Supersynchrotron
Protonowy(SPS) 1976
SPS dostarczał protonów o energiach 450 GeV; był też
wykorzystywany jako zderzacz protonów i antyprotonów
Kompleks akceleratorów w CERN
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
Szkolenia nauczycieli w CERN
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
Szkolenia nauczycieli w CERN
Szkolenia nauczycieli w CERN
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
Szkolenia nauczycieli w CERN
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)
Wrażenia z pobytu w CERN
Fragment„Wielkiego Koła”
Komory mionowe
Cewkitoroidalne
Budynek Zespołu ATLAS Można spojrzeć z góry do tunelu
MICROCOSM - interaktywna wystawa
Wrażenia z pobytu w CERN
Fotka z wystawy
W sali wykładowej uczestnicy kursu z wykładowcamiW sali wykładowej uczestnicy kursu z wykładowcami
Wrażenia z pobytu w CERN
Prof. BarbaraBadełek
Prof. MarekDemianski
DrMickStorr
Dr inż.AndrzejSiemkoDr inż.
ZbigniewHajduk
Wrażenia z pobytu w CERN
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
ANEKS: Wspomnienia z CERN-u
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
ANEKS: Wspomnienia z CERN-u
Wrażenia z pobytu w CERN
W przygotowaniu prezentacji wykorzystałem fotografie CERN oraz
materiały prezentacjiJ. Nassalskiego, Z. Hajduka
A. Siemko, M. Stora i S. Wronki
Dziękuję za uwagę
Top Related